Exponenta Banner

cranerainpl

Ослабление сигнала RF из-за дождя с помощью модели Крана

Свернуть все на странице

Синтаксис

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

Описание

пример

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

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
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.

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.

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

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]

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]

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

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]

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

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(eyδ−1y−bαezδz+bαezDz)

  • Для 0 < D < δ,

    L=γ(eyD−1y)

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).

    γR=kRα,

    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 (becδ) / 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

.

См. также

| | |

Введенный в R2020a

Документация Communications Toolbox

Поддержка