cranerainpl

Ослабление сигнала RF из-за дождя с помощью модели Крана

Синтаксис

L = cranerainpl(range,freq,rainrate)

L = cranerainpl(range,freq,rainrate,elev)

L = cranerainpl(range,freq,rainrate,elev,tau)

Описание

L = cranerainpl(range,freq,rainrate) возвращает ослабление сигнала, L, из-за дождя на основе модели дождя Крана [1]. Ослабление сигнала является функцией длины пути сигнала, range, частота сигнала, freq, и скорость дождя, rainrate. Темп дождя определяется как долгосрочная статистическая скорость дождя. Модель ослабления применяется только для частот от 1 ГГц до 1000 ГГц и действует для областей значений до 22,5 км. Модель Крана учитывает клеточную природу ливней.

пример

L = cranerainpl(range,freq,rainrate,elev) также задает угол возвышения, elev, пути сигнала.

пример

L = cranerainpl(range,freq,rainrate,elev,tau) также задает угол наклона поляризации, tau, сигнала.

Примеры

свернуть все

Сравнение ослабления для двух скоростей дождя с помощью модели крана

Открыть Live Script

Используйте модель дождя Crane, чтобы вычислить ослабление сигнала, вызванное дождем, для сигнала 20 ГГц, посланного на расстояние 10 км. Используйте скорости дождя 10,0 и 100,0 мм/ч.

Сначала установите скорость дождя 10 мм/ч.

rr = 10.0;
L = cranerainpl(10e3,20.0e9,rr)

L = 12.5988

Повторите расчет со скоростью дождя 100,0 мм/час.

rr = 100.0;
L = cranerainpl(10e3,20.0e9,rr)

L = 73.1912

Ослабление дождя как функция частоты с помощью модели крана

Открыть Live Script

Постройте график ослабления сигнала из-за дождя для сигналов в частотной области значений от 1 до 1000 ГГц. Используйте модель Crane, чтобы вычислить ослабление скорости дождя 30,0 мм/ч и расстояние пути сигнала 10 км.

rr = 30.0;
freq = [1:1000]*1e9;
L = cranerainpl(10e3,freq,rr);
semilogx(freq/1e9,L)
grid
xlabel('Frequency (GHz)')
ylabel('Attenuation (dB)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Ослабление дождя как функция повышения с помощью модели крана

Открыть Live Script

Постройте график ослабления сигнала из-за дождя как функции угла возвышения. Углы возвышения варьируются от 0 до 90 степени. Примите расстояние пути 10 км и частоту сигнала 10 ГГц. Темп дождя составляет 100 мм/ч.

rr = 100.0;

Установите углы возвышения, частоту и длину пути.

elev = [0:1:90];
freq = 10.0e9;
rng = 10e3*ones(size(elev));

Вычислите и постройте график потерь.

L = cranerainpl(rng,freq,rr,elev);
plot(elev,L)
grid
xlabel('Path Elevation (degrees)')
ylabel('Attenuation (dB)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Ослабление дождя как функция поляризации с использованием модели крана

Открыть Live Script

Постройте график ослабления сигнала из-за осадков как функции от угла наклона поляризации. Примите расстояние пути 10 км, частоту сигнала 10 ГГц и угол возвышения пути 0 степеней. Установите норму осадков 70 мм/час. Постройте график ослабления сигнала против угла наклона поляризации.

Установите угол наклона поляризации в диапазоне от -90 до 90 степеней.

tau = -90:90;

Установите угол возвышения, частоту, расстояние пути и скорость дождя.

elev = 0;
freq = 10.0e9;
rng = 10e3*ones(size(tau));
rr = 70.0;

Вычислите и постройте график ослабления.

L = cranerainpl(rng,freq,rr,elev,tau);
plot(tau,L)
grid
xlabel('Tilt Angle (degrees)')
ylabel('Attenuation (dB)')

Figure contains an axes. The axes contains an object of type line.

Входные параметры

свернуть все

`range` - Длина пути сигнала
положительная скалярная величина | вектор 1-by-<reservedrangesplaceholder1> с реальным знаком положительных значений | вектор <reservedrangesplaceholder0>-by-1 с реальным знаком

положительных значений

Длина пути сигнала, заданная как положительный скаляр, действительный вектор 1 байт M положительных значений или действительный вектор M -на 1 положительных значений. Модули измерения указаны в метрах.

Пример: [13000.0,14000.0]

`freq` - Частота сигнала
положительная скалярная величина | вектор 1-by-<reservedrangesplaceholder1> с реальным знаком положительных значений | вектор <reservedrangesplaceholder0>-by-1 с реальным знаком

положительных значений

Частота сигнала, заданная как положительный скаляр, действительный вектор 1 N положительных значений или действительный вектор N -на 1 положительных значений. Модули указаны в Гц. Частоты должны находиться в области значений 1-1000 ГГц.

Пример: [2.0:2:10.0]*1e9]

`rainrate` - Скорость дождя
неотрицательный скаляр

Скорость дождя, заданная как неотрицательный скаляр. Темп дождя представляет собой долгосрочную статистическую норму осадков, обеспечиваемую Краном (см. [1]). Модули указаны в мм/ч.

Пример: 100.5

`elev` - угол возвышения пути сигнала
0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

Угол возвышения пути сигнала, заданный как действительный скаляр или действительный M вектор -by-1 или real-valued 1-by- M. Модули находятся в степенях от -90 ° до 90 °.

Если elev является скаляром, все пути распространения имеют один и тот же угол возвышения.
Если elev является вектором, его длина должна совпадать с длиной range и каждый элемент в elev соответствует области значений распространения.

Пример: [0,45]

`tau` - Угол наклона поляризационного эллипса сигнала
0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

Угол наклона поляризационного эллипса сигнала, заданный как скаляр, действительный вектор 1 M или вектор с вещественным M -на 1. Значения угла наклона находятся в области значений -90 ° и 90 ° включительно. Модули указаны в степенях.

Если tau является скаляром, все сигналы имеют одинаковый угол наклона.
Если tau является вектором, его длина должна совпадать с длиной range. В этом случае каждый элемент в tau соответствует пути распространения в range.

Угол наклона определяется как угол между большой полуосью поляризационного эллипса и x -осью. Поскольку эллипс симметричен, угол наклона 10 ° соответствует тому же поляризационному состоянию, что и угол наклона -80 °. Таким образом, угол наклона должен быть задан только между ± 90 °.

Пример: [45,30]

Выходные аргументы

свернуть все

`L` - Ослабление сигнала
матрица M -by N

Ослабление сигнала, возвращаемое как матрица M -by N. Каждая строка матрицы представляет другой путь, где M количество путей. Каждый столбец представляет разную частоту, где N - количество частот. Модули указаны в дБ.

Подробнее о

свернуть все

Модель ослабления дождевых осадков крана

Модель Крана вычисляет ослабление сигналов, которые распространяются через области осадков. Модель была разработана для использования на земном пространстве или наземных путях распространения и является широко используемым методом для вычисления ослабления дождя. Модель основана на наблюдениях скорости дождя, структуры дождя и вертикального изменения температуры в атмосфере. Модель Крана (см. Распространение электромагнитных волн через дождь) в основном применима к Северной Америке. Модель Крана обычно предсказывает потери, большие, чем потери модели ослабления дождя ITU, используемой в rainpl функция. Однако неопределенность обеих моделей и краткосрочные изменения увядания могут быть большими.

Модели ITU и Crane очень похожи, но имеют некоторые различия. Модели ослабления дождя ITU и Crane требуют статистических годовых показателей осадков и используют эффективный коэффициент сокращения длины пути для учета клеточного характера штормов. Таблицы уровня осадков 0,01%, представленные Crane и ITU, отличаются. Зоны осадков Крана аналогичны зонам МСЭ, но в США определено больше зон, чем в модели МСЭ. Зоны осадков МСЭ обсуждаются в P.838-3 МСЭ-Р: Особая модель ослабления для дождя для использования в методах предсказания. Модель Крана является более сложной, состоящей из кусочно-линейной комбинации профилей пути, состоящих из экспоненциальных функций.

Модель Крана использует две экспоненциальные функции, чтобы охватить расстояние от 0 до 22,5 км.

Для δ < D < 22.5,

$L = γ (\frac{e^{y δ} - 1}{y} - \frac{b^{α} e^{z δ}}{z} + \frac{b^{α} e^{z D}}{z})$
Для 0 < D < δ,

$L = γ (\frac{e^{y D} - 1}{y})$

где

L = ослабление пути (дБ)
= расстояние распространения (км)
R = статистическая норма дождя 0,01% (мм/ч)
γ = удельное ослабление, идентичное вычисленному в rainpl (Phased Array System Toolbox).

$γ_{R} = k R^{α},$
Параметры k и α зависят от частоты, состояния поляризации и угла возвышения пути сигнала. Эти коэффициенты, заданные как Распространением Электромагнитной Волны Крана через Дождь, так и P.838-3 ITU-R: Специфическая модель ослабления для дождя для использования в методах предсказания, идентичны и действительны от 1 ГГц до 1000 ГГц. Специфическая модель ослабления действительна для частот от 1 до 1000 ГГц. Удельное ослабление осадков вычисляется согласно модели осадков ITU в P.838-3 ITU-R: Специфическая модель ослабления для дождя для использования в методах предсказания.

Остальные параметры являются эмпирическими константами, определенными как:

b = 2.3 R^-0.17
c = 0,026 - 0,03лн R
δ = 3,8 - 0,6 лн R
u = ln (be^cδ) / δ
y = αu
z = αc

Чтобы вычислить общее ослабление для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает конкретное ослабление на расстояние распространения.

Можно также применить модель ослабления к широкополосным сигналам. Сначала разделите широкополосный сигнал на частотные поддиапазоны и примените ослабление к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные поддиапазонные сигналы в полный ослабленный сигнал.

Ссылки

[1] Кран, Роберт К. Распространение электромагнитных волн через дождь. Уайли, 1996.

[2] Сектор радиосвязи Международного объединения электросвязи. Рекомендация ITU-R P.838-3: Специфическая модель ослабления для дождя для использования в методах предсказания. P Series, Radiowave Propagation 2005.

[3] Сектор радиосвязи Международного объединения электросвязи. Рекомендация ITU-R P.530-17: Данные о распространении и методы предсказания, необходимые для проекта наземных систем видимости. 2017.

[4] Сектор радиосвязи Международного объединения электросвязи. Рекомендация ITU-R P.837-7: Характеристики осадков для моделирования распространения. 6/2017

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Не поддерживает входы переменного размера.

См. также

fogpl | fspl | gaspl | rainpl

Введенный в R2020a

Документация

cranerainpl

Синтаксис

Описание

Примеры

Сравнение ослабления для двух скоростей дождя с помощью модели крана

Ослабление дождя как функция частоты с помощью модели крана

Ослабление дождя как функция повышения с помощью модели крана

Ослабление дождя как функция поляризации с использованием модели крана

Входные параметры

`rainrate` - Скорость дождя
неотрицательный скаляр

`elev` - угол возвышения пути сигнала
0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

`tau` - Угол наклона поляризационного эллипса сигнала
0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

Выходные аргументы

`L` - Ослабление сигнала
матрица M -by N

Подробнее о

Модель ослабления дождевых осадков крана

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Документация Communications Toolbox

Поддержка

Документация

cranerainpl

Синтаксис

Описание

Примеры

Сравнение ослабления для двух скоростей дождя с помощью модели крана

Ослабление дождя как функция частоты с помощью модели крана

Ослабление дождя как функция повышения с помощью модели крана

Ослабление дождя как функция поляризации с использованием модели крана

Входные параметры

rainrate - Скорость дождя неотрицательный скаляр

elev - угол возвышения пути сигнала 0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

tau - Угол наклона поляризационного эллипса сигнала 0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

Выходные аргументы

L - Ослабление сигнала матрица M -by N

Подробнее о

Модель ослабления дождевых осадков крана

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Документация Communications Toolbox

Поддержка

`rainrate` - Скорость дождя
неотрицательный скаляр

`elev` - угол возвышения пути сигнала
0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

`tau` - Угол наклона поляризационного эллипса сигнала
0,0 (по умолчанию) | скалярный вектор | вектор с реальным значением 1- M | вектор с реальным значением M -by-1

`L` - Ослабление сигнала
матрица M -by N

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®