raypl

Потеря на пути и фазовый переход для луча распространения RF

Синтаксис

[pl,phase] = raypl(ray)

[pl,phase] = raypl(ray,Name,Value)

Описание

[pl,phase] = raypl(ray) возвращает потерю на пути в дБ, и фаза переключают радианы на нижний регистр на основе свойств, заданных ray. Потеря на пути и расчеты сдвига пути считают потерю свободного пространства и отражательную потерю выведенными из пути к распространению, отражательные материалы и поляризацию. Функция составляет геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризацией только, когда обе передающих и приемных антенны поляризованы. Для получения дополнительной информации смотрите Расчет Потери на пути.

пример

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

Примеры

свернуть все

Переоцените потерю на пути, изменяющую отражательные материалы и частоту

Скрипт Open Live Script

Измените отражательные материалы и частоту для луча и переоцените сдвиг фазы и потеря на пути.

Средство просмотра Стартовой площадки с созданиями в Гонконге. Для получения дополнительной информации о osm файле, см. [1]. Задайте 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 сайтами.

pm = propagationModel("raytracing", ...
    "Method","image", ...
    "MaxNumReflections",2);
rays = raytrace(tx,rx,pm);

Найдите первый луч с отражениями с 2 порядками от результата. Отобразите характеристики луча. Постройте луч, чтобы видеть, что луч отражается от двух созданий.

ray = rays{1}(find([rays{1}.NumInteractions] == 2,1))

ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
           Interactions: [1×2 struct]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 122.1824
             PhaseShift: 4.5667

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0068
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
        NumInteractions: 2

plot(ray);

По умолчанию все создания имеют материал бетонного здания электрические характеристики. Измените материал в металл для второго отражения и переоцените потерю на пути. Используйте raypl функция, чтобы переоценить pathloss для луча. Отобразите путь к лучу, чтобы сравнить изменение в потере на пути. Повторно постройте, чтобы показать небольшое изменение в цвете из-за изменения потери на 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
           Interactions: [1×2 struct]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 117.4814
             PhaseShift: 4.5667

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0068
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
        NumInteractions: 2

ray = 
  Ray with properties:

      PathSpecification: 'Locations'
       CoordinateSystem: 'Geographic'
    TransmitterLocation: [3×1 double]
       ReceiverLocation: [3×1 double]
            LineOfSight: 0
           Interactions: [1×2 struct]
              Frequency: 2.8000e+10
         PathLossSource: 'Custom'
               PathLoss: 117.4814
             PhaseShift: 4.5667

   Read-only properties:
       PropagationDelay: 8.3060e-07
    PropagationDistance: 249.0068
       AngleOfDeparture: [2×1 double]
         AngleOfArrival: [2×1 double]
        NumInteractions: 2

plot(ray);

Измените частоту и переоцените сдвиг фазы и потеря на пути. Постройте луч снова и наблюдайте очевидное цветное изменение.

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

Приложение

[1] osm файл загружается с https://www.openstreetmap.org, который обеспечивает доступ к полученным толпой данным о карте во всем мире. Данные лицензируются под Открытыми Данными палата общин Открытая Лицензия Базы данных (ODbL), https://opendatacommons.org/licenses/odbl/.

Входные параметры

свернуть все

`ray` — Излучите настройку
`comm.Ray` объект

Излучите настройку в виде одного comm.Ray объект. Объект должен иметь PathSpecification набор свойств к "Locations".

Типы данных: comm.Ray

Аргументы name-value

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

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

`ReflectionMaterials` — Отражательные материалы
`"concrete"` (значение по умолчанию) | строковый скаляр | 1 NR представляет вектор в виде строки | вектор символов | 1 NR массивом ячеек из символьных векторов | 2 1 числовой вектор | 2 NR числовой матрицей

Отражательные материалы для не угла обзора (NLOS) излучают в виде строкового скаляра, 1 вектором строки NR, вектором символов, 1 NR массивом ячеек из символьных векторов, 2 1 числовой вектор, или 2 NR числовой матрицей. NR представляет количество отражений, как задано comm.Ray.NumReflections свойство.

Когда ReflectionMaterials задан как строковый скаляр, вектор строки, или эквивалентный вектор символов или массив ячеек из символьных векторов, отражательный материал должен быть одним из "concrete", "brick", "wood", "glass", "plasterboard", "ceiling-board", "chipboard", "floorboard", "metal", "water", "vegetation", "loam", или "perfect-reflector". Когда задано как строковый скаляр или символьный вектор, установка применяется ко всем отражениям.
Когда ReflectionMaterials задан как 2 1 числовой вектор, [относительная проницаемость; проводимость] пара значения применяется ко всем отражениям.
Когда ReflectionMaterials задан как 2 NR числовой матрицей, [относительная проницаемость; проводимость] пара значения в каждом столбце запрашивает каждую из точек отражения NR, соответственно.

Для получения дополнительной информации смотрите ITU Проницаемость и Значения Проводимости для Общих Материалов (Communications Toolbox).

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

Типы данных: string | char | double

`TransmitterPolarization` — Тип поляризации передающей антенны
`"none"` (значение по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормированный 2 1 вектор Джонса

Поляризация передающей антенны вводит в виде "none"HV, "RHCP", "LHCP", или нормированный [H; V] вектор Джонса. Для получения дополнительной информации смотрите Обозначение Вектора Джонса.

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

Типы данных: double | char | string

`ReceiverPolarization` — Получите тип поляризации антенны
`"none"` (значение по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормированный 2 1 вектор Джонса

Получите тип поляризации антенны в виде "none"HV, "RHCP", "LHCP", или нормированный [H; V] вектор Джонса. Для получения дополнительной информации смотрите Обозначение Вектора Джонса.

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

Типы данных: double | char | string

`TransmitterAxes` — Ориентация осей передающей антенны
3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

Ориентация осей передающей антенны в виде 3х3 унитарной матрицы, указывающей на вращение от системы локальной координаты (LCS) передатчика в глобальную систему координат (GCS). Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлен в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат "восточного севера" (ENU) в передатчике. Для получения дополнительной информации смотрите Ориентацию Системы координат.

Пример: 'TransmitterAxes',eye(3), указывает, что система локальной координаты для осей передатчика выравнивается с глобальной системой координат. Это - ориентация по умолчанию.

Типы данных: double

`ReceiverAxes` — Ориентация получает оси антенны
3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

Ориентация получить осей антенны в виде 3х3 унитарной матрицы, указывающей на вращение от системы локальной координаты (LCS) приемника в глобальную систему координат (GCS). Ориентация GCS является локальной системой координат "восточного севера" (ENU) в приемнике когда.CoordinateSystem свойство comm.Ray установлен в "Geographic". Для получения дополнительной информации смотрите Ориентацию Системы координат.

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

Типы данных: double

Выходные аргументы

свернуть все

`pl` — Потеря на пути
скаляр

Потеря на пути в дБ, возвращает потерю на пути, вычисленную для входного объекта луча, составляя любые модификации, заданные Name,Value пары.

`phase` — Сдвиг фазы
скаляр

Фаза переключает радианы на нижний регистр, возвращает сдвиг фазы, вычисленный для входного объекта луча, составляя любые модификации, заданные Name,Value пары.

Больше о

свернуть все

ITU проницаемость и значения проводимости для общих материалов

(Communications Toolbox) ITU-R P.2040-1 [2] и (Communications Toolbox) настоящие методы ITU-R P.527-5 [3], уравнения и значения раньше вычисляли действительную относительную проницаемость, проводимость, и объединяли относительную проницаемость для общих материалов.

Для получения информации о значениях, вычисленных для строительных материалов, заданных в ITU-R P.2040-1, смотрите buildingMaterialPermittivity.
Для получения информации о значениях, вычисленных для материалов ландшафта, заданных в ITU-R P.527-5, смотрите earthSurfacePermittivity.

Ориентация системы координат

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

Когда CoordinateSystem свойство comm.Ray установлен в "Geographic", ориентация GCS является локальной системой координат "восточного севера" (ENU) в наблюдателе. Расчет потери на пути составляет различия круглой земли между координатами ENU в передатчике и приемнике.

Расчет потери на пути

Расчеты потери на пути в raypl следуют за потерей на пути и отражательными матричными расчетами как описано в Документе IEEE 802.11-09/0334r8 [1]. Функция составляет геометрическую связь между горизонтальной и вертикальной поляризацией только, когда обе передающих и приемных антенны поляризованы.

Поскольку первый порядок сигнализирует об отражении, отражательная матрица, H_ref1, вычисляется как

$H_{r e f 1} = [\begin{matrix} \cos (ψ_{r x}) & \sin (ψ_{r x}) \\ - \sin (ψ_{r x}) & \cos (ψ_{r x}) \end{matrix}] \times [\begin{matrix} R_{⊥} (α_{i n c}) & 0 \\ 0 & R_{∥} (α_{i n c}) \end{matrix}] \times [\begin{matrix} \cos (ψ_{t x}) & \sin (ψ_{t x}) \\ - \sin (ψ_{t x}) & \cos (ψ_{t x}) \end{matrix}]$

Термины в матричном расчете распространения канала представляют

RX геометрическая матрица связи — Перерасчет вектора поляризации от плоскости базиса падения к координатам RX.
Матрица поляризации — Матрица включает отражательные коэффициенты R ⟂ и R ∥ для перпендикулярных и параллельных компонентов электрического поля E ⟂ и E ∥ соответственно.
TX геометрическая матрица связи — Перерасчет вектора поляризации от TX координирует базис к плоскости падения.

Этот рисунок иллюстрирует, что первый порядок отразил путь прохождения сигнала.

Где

Отражательная плоскость возмещена от источника глобальной системы координат.
k представляет вектор распространения формы волны.
n представляет вектор, нормальный инцидентной плоскости.
E _θ и E _φ представляет вертикальные и горизонтальные векторы электромагнитного поля.
_αinc представляет инцидентный угол k.
_ψtx представляет угол между E _θ и нормальным к инцидентной плоскости.
TX представляет передающую антенну.
RX представляет получить антенну.

Отражательные матричные расчеты для отражений сигнала второго порядка расширяют от отражательных расчетов первого порядка сигнала. Для получения дополнительной информации см. Документ IEEE 802.11-09/0334r8 [1].

Обозначение вектора Джонса

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

Ортогональные компоненты векторов Джонса заданы для E _θ и E _φ. Эта таблица показывает соответствие вектора Джонса различной поляризации антенны.

Тип поляризации антенны	Соответствующий вектор Джонса
Линейный поляризованный в θ направлении	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 1 \end{matrix})$
Линейный поляризованный в φ направлении	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = (\begin{matrix} 1 \\ 0 \end{matrix})$
Левый проспект поляризован (LHCP)	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = \frac{1}{\sqrt{2}} (\begin{matrix} j \\ 1 \end{matrix})$
Правый проспект поляризован (RHCP)	$(\begin{matrix} H \\ V \end{matrix}) = \frac{1}{\sqrt{2}} (\begin{matrix} - j \\ 1 \end{matrix})$

Ссылки

[1] Малцев, A., и др. "Модели канала для 60 систем GHz WLAN". Документ IEEE 802.11-09/0334r8, май 2010.

[2] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Эффекты строительных материалов и структур на распространении радиоволны выше приблизительно 100 МГц. Рекомендация P.2040-1. ITU-R, утвержденный 29 июля 2015. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.2040-1-201507-I/en.

[3] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Затухание атмосферными газами. Рекомендация P.676-11. ITU-R, утвержденный 30 сентября 2016. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.676-11-201609-S/en.

Расширенные возможности

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

Указания и ограничения по применению:

Когда вы задаете несколько отражающих материалов, необходимо задать каждое значение как вектор символов (char тип данных) в массиве ячеек.

Смотрите также

Функции

raytrace | buildingMaterialPermittivity | earthSurfacePermittivity | propagationModel

Документация

raypl

Синтаксис

Описание

Примеры

Переоцените потерю на пути, изменяющую отражательные материалы и частоту

Входные параметры

`ray` — Излучите настройку
`comm.Ray` объект

Аргументы name-value

`TransmitterPolarization` — Тип поляризации передающей антенны
`"none"` (значение по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормированный 2 1 вектор Джонса

`ReceiverPolarization` — Получите тип поляризации антенны
`"none"` (значение по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормированный 2 1 вектор Джонса

`TransmitterAxes` — Ориентация осей передающей антенны
3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

`ReceiverAxes` — Ориентация получает оси антенны
3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

Выходные аргументы

`pl` — Потеря на пути
скаляр

`phase` — Сдвиг фазы
скаляр

Больше о

ITU проницаемость и значения проводимости для общих материалов

Ориентация системы координат

Расчет потери на пути

Обозначение вектора Джонса

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Функции

Объекты

Документация Antenna Toolbox

Поддержка

Документация

raypl

Синтаксис

Описание

Примеры

Переоцените потерю на пути, изменяющую отражательные материалы и частоту

Входные параметры

ray — Излучите настройку comm.Ray объект

Аргументы name-value

TransmitterPolarization — Тип поляризации передающей антенны "none" (значение по умолчанию) | "H" | "V" | "RHCP" | "LHCP" | нормированный 2 1 вектор Джонса

ReceiverPolarization — Получите тип поляризации антенны "none" (значение по умолчанию) | "H" | "V" | "RHCP" | "LHCP" | нормированный 2 1 вектор Джонса

TransmitterAxes — Ориентация осей передающей антенны 3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

ReceiverAxes — Ориентация получает оси антенны 3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

Выходные аргументы

pl — Потеря на пути скаляр

phase — Сдвиг фазы скаляр

Больше о

ITU проницаемость и значения проводимости для общих материалов

Ориентация системы координат

Расчет потери на пути

Обозначение вектора Джонса

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Функции

Объекты

Документация Antenna Toolbox

Поддержка

`ray` — Излучите настройку
`comm.Ray` объект

`TransmitterPolarization` — Тип поляризации передающей антенны
`"none"` (значение по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормированный 2 1 вектор Джонса

`ReceiverPolarization` — Получите тип поляризации антенны
`"none"` (значение по умолчанию) | `"H"` | `"V"` | `"RHCP"` | `"LHCP"` | нормированный 2 1 вектор Джонса

`TransmitterAxes` — Ориентация осей передающей антенны
3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

`ReceiverAxes` — Ориентация получает оси антенны
3х3 единичная матрица (значение по умолчанию) | 3х3 унитарная матрица

`pl` — Потеря на пути
скаляр

`phase` — Сдвиг фазы
скаляр

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