raypl

Вычислите потери пути и сдвиг фазы для луча

Описание

пример

[pl,phase] = raypl (ray) возвращает потери пути в дБ и сдвиг фазы в радианах на основе свойств, заданных ray. Расчеты потерь пути и сдвига пути учитывают потери свободного пространства и потери отражения, выведенные из пути распространения, материалов отражения и поляризаций. Функция учитывает геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризациями только, когда обе передающие и приемные антенны поляризованы. Для получения дополнительной информации смотрите Путь Расчета потерь.

пример

[pl,phase] = raypl (ray,Name,Value) вычисляет потери пути и сдвиг фазы с дополнительными опциями, заданными одним или несколькими аргументами пары "имя-значение".

Примеры

свернуть все

Измените материалы отражения и частоту для луча и повторно оцените потери пути и сдвиг фазы.

Запуск Site Viewer со созданиями в Гонконге. Для получения дополнительной информации о файле osm см. [1]. Укажите сайты передатчика и приемника.

viewer = siteviewer("Buildings","hongkong.osm");

tx = txsite("Latitude",22.2789,"Longitude",114.1625, ...
    "AntennaHeight",10,"TransmitterPower",5, ...
    "TransmitterFrequency",28e9);
rx = rxsite("Latitude",22.2799,"Longitude",114.1617, ...
    "AntennaHeight",1);

Выполните трассировку лучей между участками.

rays = raytrace(tx,rx,"NumReflections",0:2);

Найдите первый луч с отражениями 2 порядка от результата. Отобразите характеристики луча. Постройте график, чтобы увидеть, как луч отражает два созданий.

ray = rays{1}(find([rays{1}.NumReflections] == 2,1))
ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
    ReflectionLocations: [3×2 double]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 122.1825
             PhaseShift: 4.5977

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0069
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
         NumReflections: 2

plot(ray);

По умолчанию все создания имеют электрические характеристики бетонных строительных материалов. Измените материал на металл для второго отражения и повторно оцените потери пути. Используйте raypl функция для переоценки пути для луча. Отобразите траекторию луча, чтобы сравнить изменение потерь пути. Переграфик, чтобы показать незначительное изменение цвета из-за изменения потерь пути луча.

[ray.PathLoss,ray.PhaseShift] = raypl(ray, ...
    "ReflectionMaterials",["concrete","metal"])
ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
    ReflectionLocations: [3×2 double]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 117.4814
             PhaseShift: 4.5977

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0069
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
         NumReflections: 2

ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
    ReflectionLocations: [3×2 double]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 117.4814
             PhaseShift: 4.5977

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0069
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
         NumReflections: 2

plot(ray);

Измените частоту и переоцените потери пути и сдвиг фазы. Снова постройте график луча и наблюдайте очевидное изменение цвета.

ray.Frequency = 2e9;
[ray.PathLoss,ray.PhaseShift] = raypl(ray, ...
    "ReflectionMaterials",["concrete","metal"]);
plot(ray);

Приложение

[1] Файл osm загружается из https://www.openstreetmap.org, что обеспечивает доступ к данным карты, полученной из толпы, по всему миру. Данные лицензированы под лицензией Open Data Commons Open Database License (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Входные параметры

свернуть все

Строение луча, заданная как единица comm.Ray объект. Объект должен иметь PathSpecification значение свойства установлено в "Locations".

Типы данных: comm.Ray

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте необязательные разделенные разделенными запятой парами Name,Value аргументы. Name - имя аргумента и Value - соответствующее значение. Name должны находиться внутри кавычек. Можно задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

Пример: raypl(ray,'TransmitterPolarization','H','ReceiverPolarization','H'), задает горизонтальные поляризации для передающих и приемных антенн для ray.

Материалы отражения для луча без линии видимости (NLOS), заданные как строковый скаляр, 1-байт- NR строковый вектор, символьный вектор, 1-байт- NR массив ячеек векторов символов, числовой вектор 2 на 1 или 2-байт- NR числовая матрица. NR представляет количество отражений, заданное comm.Ray. NumReflections свойство.

  • Когда ReflectionMaterials задается как строковый скаляр, вектор строки или эквивалентный вектор символов или массив ячеек векторов символов, материал отражения должен быть одним из "concrete", "brick", "wood", "glass", "plasterboard", "ceiling-board", "chipboard", "floorboard", "metal", "water", "vegetation", "loam", или "perfect-reflector". При задании в виде строкового скаляра или вектора char установка применяется ко всем отражениям.

  • Когда ReflectionMaterials задается как числовой вектор 2 на 1, [относительная диэлектрическая проницаемость; проводимость] пара значений применяется ко всем отражениям.

  • Когда ReflectionMaterials задается как 2-байтовая NR числовая матрица, [относительная диэлектрическая проницаемость; проводимость] пара значений в каждом столбце применяется для каждой из NR точек отражения, соответственно.

Для получения дополнительной информации см. раздел Значения проницаемости и проводимости ITU для общих материалов.

Пример: "ReflectionMaterials",["concrete","water"], указывает, что луч с двумя отражениями будет использовать электрические характеристики бетона в первой точке отражения и воды во второй точке отражения.

Типы данных: string | char | double

Тип поляризации передающей антенны, заданный как "none", "H", "V", "RHCP", "LHCP"или нормализованный [H; Вектор V] Джонса. Для получения дополнительной информации см. Jones Vector Notation.

Пример: 'TransmitterPolarization','RHCP', задает правую круговую поляризацию для передающей антенны.

Типы данных: double | char | string

Тип поляризации приемной антенны, заданный как "none", "H", "V", "RHCP", "LHCP"или нормализованный [H; Вектор V] Джонса. Для получения дополнительной информации см. Jones Vector Notation.

Пример: 'ReceiverPolarization',[1;0], задает горизонтальную поляризацию для приемной антенны при помощи векторного обозначения Джонса.

Типы данных: double | char | string

Ориентация осей передающей антенны, заданная как унитарная матрица 3 на 3, указывающая поворот от локальной системы координат (LCS) передатчика в глобальную систему координат (GCS). Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлено в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат East-North-Up (ENU) в передатчике. Для получения дополнительной информации см. раздел «Ориентация системы координат».

Пример: 'TransmitterAxes',eye(3), указывает, что локальная система координат для осей передатчика выровнена по глобальной системе координат. Это ориентация по умолчанию.

Типы данных: double

Ориентация осей приемной антенны, заданная как унитарная матрица 3 на 3, указывающая поворот от локальной системы координат ( LCS) приемника в глобальную систему координат (GCS). Ориентация GCS является локальной системой координат Восток-Север-Вверх (ENU) в приемнике, когда CoordinateSystem. свойство comm.Ray установлено в "Geographic". Для получения дополнительной информации см. раздел «Ориентация системы координат».

Пример: 'ReceiverAxes',[0 -1 0; 1 0 0; 0 0 1], задает поворот на 90 ° вокруг оси Z локальной системы координат приемника относительно глобальной системы координат.

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

Потеря пути в дБ, возвращает потерю пути, рассчитанную для объекта входного луча, с учетом любых модификаций, заданных Name,Value пар.

Сдвиг фазы в радианах, возвращает сдвиг фазы, вычисленный для объекта входного луча, с учетом любых модификаций, заданных Name,Value пар.

Подробнее о

свернуть все

Значения проницаемости и проводимости МСЭ для общих материалов

ITU-R P.2040-1 [2] и ITU-R P.527-5 [3] представляют методы, уравнения и значения, используемые для вычисления действительной относительной диэлектрической проницаемости, проводимости и комплексной относительной диэлектрической проницаемости для общих материалов.

  • Для получения информации о значениях, вычисленных для строительных материалов, указанных в P.2040-1 ITU-R, смотрите buildingMaterialPermittivity.

  • Для получения информации о значениях, вычисленных для материалов местности, указанных в P.527-5 ITU-R, смотрите earthSurfacePermittivity.

Ориентация системы координат

Это изображение показывает ориентацию электромагнитных полей в глобальной системе координат (GCS) и локальных системах координат передатчика и приемника.

Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлено в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат East-North-Up (ENU) в наблюдателе. Вычисление потерь пути учитывает разности заземления между координатами ENU в передатчике и получателе.

Расчет потерь пути

Потери пути, расчетов в raypl, следуют за потерей пути и отражением матрицы расчетов как описано в документе IEEE 802.11-09/0334r8 [1]. Функция учитывает геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризациями только, когда обе передающие и приемные антенны поляризованы.

Для отражения сигнала первого порядка матрица отражения, H ref1, вычисляется как

Href1=[cos(ψrx)sin(ψrx)sin(ψrx)cos(ψrx)]×[R(αinc)00R(αinc)]×[cos(ψtx)sin(ψtx)sin(ψtx)cos(ψtx)]

Члены в матричном расчете распространения канала представляют

  • RX геометрическая матрица связи - пересчет вектора поляризации из плоскости базиса падений в координаты RX.

  • Поляризационная матрица - Матрица включает коэффициенты отражения R и R∥ для перпендикулярных и параллельных компонентов электрического поля E ⟂ и E ∥ соответственно.

  • TX геометрическая матрица связи - пересчет вектора поляризации из базиса координат TX в плоскость падения.

Этот рисунок иллюстрирует путь отраженного сигнала первого порядка.

Где

  • Плоскость отражения смещена от источника глобальной системы координат.

  • k представляет вектор распространения формы волны.

  • n представляет вектор по нормали к плоскости падения.

  • E в, и E в, представляют вертикальный и горизонтальный векторы электромагнитного поля.

  • α inc представляет угол падения k.

  • .rtx представляет угол между E и нормалью к плоскости падения.

  • TX представляет передающую антенну.

  • RX представляет приемную антенну.

Матрица расчетов отражения для отражений сигнала второго порядка простирается от расчетов отражения сигнала первого порядка. Для получения дополнительной информации см. документ IEEE 802.11-09/0334r8 [1].

Векторное обозначение Джонса

Для обозначения вектора Джонса функция raypl описывает поляризацию сигнала с помощью Jones calculus.

Ортогональные компоненты векторов Джонса определены для <reservedrangesplaceholder1> θ и <reservedrangesplaceholder0> φ. Эта таблица показывает вектор Джонса, соответствующий различным поляризациям антенны.

Тип поляризации антенныСоответствующий вектор Джонса

Линейная поляризация в направлении

(HV)=(01)

Линейная поляризация в направлении

(HV)=(10)

Левая круговая поляризация (LHCP)

(HV)=12(j1)

Правая круговая поляризация (RHCP)

(HV)=12(j1)

Ссылки

[1] Мальцев, А., и др. Модели каналов для систем WLAN на 60 ГГц. Документ IEEE 802.11-09/0334r8, май 2010.

[2] P.2040-1 ITU-R. «Эффекты строительных материалов и конструкций на распространение радиоволн выше» 100MHz. Международное объединение электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Июль 2015 года.

[3] P.676-11 ITU-R. «Ослабление атмосферными газами». Сектор радиосвязи МСЭ. Женева. 2016

Расширенные возможности

.
Введенный в R2020a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте