Wideband LOS Channel

Широкополосный канал распространения угла обзора

Библиотека

Среда и цель

phasedenvlib

Описание

Блок Wideband LOS Channel распространяет сигналы от одной точки в пространстве до нескольких точек или от нескольких точек назад к одной точке через каналы угла обзора (LOS). Время распространения моделей блока, потеря распространения свободного пространства, эффект Доплера, и атмосферный, а также погодная потеря. Блок принимает, что скорость распространения очень больше скорости объекта, в этом случае, модель остановки-и-транзитного-участка допустима.

Когда распространение сигнала в LOS образовывает канал к объекту и назад, у вас есть выбор или использования одного блока, чтобы вычислить двухстороннюю задержку распространения канала LOS или два блока, чтобы выполнить односторонние задержки распространения каждого направления. Поскольку задержка распространения канала LOS является не обязательно целочисленным кратным интервал выборки, может оказаться, что общий цикл обработки задерживается в выборках, когда вы используете двухсторонний блок распространения, отличается от задержки выборок, когда вы используете два односторонних блока распространения. Поэтому рекомендуется, чтобы, если это возможно, вы использовали один двухсторонний блок распространения.

Параметры

Signal Propagation speed (m/s)

Задайте скорость распространения сигнала, в метрах в секунду, как положительная скалярная величина. Можно использовать функцию physconst задавать скорость света.

Signal carrier frequency (Hz)

Задайте несущую частоту сигнала в герц узкополосного сигнала как положительная скалярная величина.

Number of subbands

Количество поддиапазонов используется для обработки поддиапазона в виде положительного целого числа.

Specify atmospheric parameters

Установите этот флажок, чтобы включить атмосферное моделирование затухания.

Temperature (degrees Celsius)

Окружающая атмосферная температура в виде скаляра с действительным знаком. Модули являются градусами Цельсия. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters. Модули являются градусами Цельсия.

Dry air pressure (Pa)

Атмосферное сухое давление воздуха в виде положительного скаляра с действительным знаком. Модулями является Pascals (Па). Значение 101325 для этого свойства соответствует одной стандартной атмосфере. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Water vapour density (g/m^3)

Атмосферная плотность водяного пара в виде положительного скаляра с действительным знаком. Модули являются gm/m³. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Liquid water density (g/m^3)

Жидкая водная плотность вуали или облаков в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком. Модули являются gm/m³. Типичные значения для жидкой водной плотности 0.05 для средней вуали и 0.5 для густого тумана. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Rain rate (mm/hr)

Уровень ливня в виде неотрицательного скаляра с действительным знаком. Модули находятся в мм/час. Этот параметр появляется, когда вы устанавливаете флажок Specify atmospheric parameters.

Perform two-way propagation

Установите этот флажок, чтобы выполнить распространение туда и обратно между источником и местом назначения. В противном случае блок выполняет одностороннее распространение от источника до места назначения.

Inherit sample rate

Установите этот флажок, чтобы наследовать частоту дискретизации от восходящих блоков. В противном случае задайте частоту дискретизации с помощью параметра Sample rate (Hz).

Sample rate (Hz)

Задайте частоту дискретизации сигнала (в герц) как положительная скалярная величина. Этот параметр появляется только, когда параметр Inherit sample rate не выбран.

Maximum one-way propagation distance (m)

Максимальное расстояние между источником сигнала и местом назначения в виде положительной скалярной величины. Величины в метрах. Будут обнулены амплитуды любых сигналов, которые распространяют вне этого расстояния.

Simulate using

Блокируйте метод симуляции в виде Interpreted Execution или Code Generation. Если вы хотите, чтобы ваш блок использовал MATLAB^® интерпретатор, выберите Interpreted Execution. Если вы хотите, чтобы ваш блок запустился как скомпилированный код, выбрал Code Generation. Скомпилированный код требует, чтобы время скомпилировало, но обычно запускается быстрее.

Интерпретированное выполнение полезно, когда вы разрабатываете и настраиваете модель. Блок запускает базовую Систему object™ в MATLAB. Можно изменить и выполнить модель быстро. Когда вы удовлетворены своими результатами, можно затем запустить блок с помощью Code Generation. Долгие симуляции запускаются быстрее, чем они были бы в интерпретированном выполнении. Можно запустить повторенное выполнение без рекомпиляции. Однако, если вы изменяете какие-либо параметры блоков, затем блок автоматически перекомпилировал перед выполнением.

При установке этого параметра необходимо учесть полный режим симуляции модели. Таблица показывает, как параметр Simulate using взаимодействует с полным режимом симуляции.

Когда Simulink^® модель находится в Accelerator режим, блочный режим, заданный с помощью Simulate using, заменяет режим симуляции.

Ускоряющие режимы

Блокируйте симуляцию	Поведение симуляции
Блокируйте симуляцию	`Normal`	`Accelerator`	`Rapid Accelerator`
`Interpreted Execution`	Блок выполняет использование интерпретатора MATLAB.	Блок выполняет использование интерпретатора MATLAB.	Создает независимый исполняемый файл из модели.
`Code Generation`	Блок скомпилирован.	Все блоки в модели скомпилированы.	Создает независимый исполняемый файл из модели.

Для получения дополнительной информации смотрите Выбор Simulation Mode (Simulink).

Порты

Примечание

Порты ввода и вывода блока соответствуют параметрам ввода и вывода, описанным в step метод базового Системного объекта. Смотрите ссылку в нижней части этой страницы.

Порт	Описание	Поддерживаемые типы данных
`X`	Входной сигнал.	Плавающая точка двойной точности
`Pos1`	Исходное положение сигнала.	Плавающая точка двойной точности
`Pos2`	Предупредите о целевом положении.	Плавающая точка двойной точности
`Vel1`	Исходная скорость сигнала.	Плавающая точка двойной точности
`Vel2`	Предупредите о целевой скорости.	Плавающая точка двойной точности
`Out`	Распространенный сигнал.	Плавающая точка двойной точности

Больше о

развернуть все

Затухание и коэффициенты потерь

Затухание или потеря на пути в Широкополосном канале LOS состоят из четырех компонентов. _{L = LfspLgLcLr}, где

_Lfsp является затуханием пути свободного пространства
_Lg является атмосферным затуханием пути
_Lc является вуалью и затуханием пути к облаку
_Lr является затуханием пути к дождю

Каждый компонент находится в единицах величины, не в дБ.

Задержка распространения, Доплер и потеря на пути свободного пространства

Когда источник и место назначения являются стационарными друг относительно друга, можно записать выходной сигнал канала свободного пространства как _{Y(t) = x(t-τ)/Lfsp}. Количество τ является задержкой сигнала и _Lfsp, является потерей на пути свободного пространства. Задержка, которую τ дан R/c, где R является расстоянием распространения и c, является скоростью распространения. Потерей на пути свободного пространства дают

$L_{f s p} = \frac{{(4 π R)}^{2}}{λ^{2}},$

где λ является длиной волны сигнала.

Эта формула принимает, что цель находится в далеком поле элемента передачи или массива. В близком поле формула потери на пути свободного пространства не допустима и может привести к потере, меньшей, чем одна, эквивалентная усилению сигнала. Поэтому потеря установлена в единицу для значений области значений, R ≤ λ/4π.

Когда у источника и места назначения есть относительное движение, обработка также вводит Доплеровский сдвиг частоты. Сдвигом частоты является v/λ для одностороннего распространения и 2v/λ для двухстороннего распространения. Количество v является относительной скоростью места назначения относительно источника.

Атмосферная газовая модель затухания

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через атмосферные газы.

Электромагнитные сигналы затухают, когда они распространяют через атмосферу. Этот эффект должен, в основном, к линиям резонанса поглощения кислорода и водяного пара с меньшими вкладами, поступающими из газа азота. Модель также включает непрерывный спектр поглощения ниже 10 ГГц. Рекомендация модели ITU ITU-R P.676-10: Затухание атмосферными газами используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) в зависимости от температуры, давления, плотности водяного пара и частоты сигнала. Атмосферная газовая модель допустима для частот от 1-1000 ГГц и применяется к поляризованным и неполяризованным полям.

Формула для определенного затухания на каждой частоте

$γ = γ_{o} (f) + γ_{w} (f) = 0.1820 f N^{″} (f) .$

Количество N"() является мнимой частью комплексного атмосферного явления преломления и состоит из спектрального компонента линии и непрерывного компонента:

$N^{″} (f) = \sum_{i} S_{i} F_{i} + {N^{″}}_{D}^{} (f)$

Спектральный компонент состоит из суммы дискретных терминов спектра, состоявших из локализованной функции полосы пропускания частоты, F(f) _i, умноженный на спектральную силу линии, S _i. Для атмосферного кислорода каждая спектральная сила линии

$S_{i} = a_{1} \times 10^{- 7} {(\frac{300}{T})}^{3} \exp [a_{2} (1 - (\frac{300}{T})] P .$

Для атмосферного водяного пара каждая спектральная сила линии

$S_{i} = b_{1} \times 10^{- 1} {(\frac{300}{T})}^{3.5} \exp [b_{2} (1 - (\frac{300}{T})] W .$

P является сухим давлением воздуха, W является парциальным давлением водяного пара, и T является температурой окружающей среды. Единицы давления находятся в гектопаскалях (гПа), и температурой является в градусах Келвин. Парциальное давление водяного пара, W, связано с плотностью водяного пара, ρ,

$W = \frac{ρ T}{216.7} .$

Общим атмосферным давлением является P + W.

Для каждой кислородной линии _Si зависит от двух параметров, _a1 и _a2. Точно так же каждая линия водяного пара зависит от двух параметров, _b1 и _b2. Документация ITU, процитированная в конце этого раздела, содержит табулирование этих параметров как функции частоты.

Локализованные функции полосы пропускания частоты _Fi(f) являются сложными функциями частоты, описанной в ссылках ITU, процитированных ниже. Функции зависят от эмпирических параметров модели, которые также сведены в таблицу в ссылке.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути, R. Затем общим затуханием является _{Lg= R(γo + γw)}.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Вуаль и модель затухания облака

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через вуаль или облака.

Вуаль и затухание облака являются тем же атмосферным явлением. Модель ITU, Рекомендация ITU-R P.840-6: Затухание из-за облаков и вуали используется. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр), сигнала в зависимости от жидкой водной плотности, частоты сигнала и температуры. Модель применяется к поляризованным и неполяризованным полям. Формула для определенного затухания на каждой частоте

$γ_{c} = K_{l} (f) M,$

где M является жидкой водной плотностью в gm/m³. Количество _Kl(f) является определенным коэффициентом затухания и зависит от частоты. Модель затухания облака и вуали допустима для частот 10-1000 ГГц. Модули для определенного коэффициента затухания (дБ/км) / (гр/м³).

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на длину пути R. Общим затуханием является _{Lc = Rγc}.

Можно применить модель затухания к широкополосным сигналам. Во-первых, разделите широкополосный сигнал на поддиапазоны частоты и примените узкополосное затухание к каждому поддиапазону. Затем суммируйте все ослабленные сигналы поддиапазона в общий ослабленный сигнал.

Модель затухания ливня

Эта модель вычисляет затухание сигналов, которые распространяют через области ливня. Лейтесь дождем затухание является доминирующим исчезающим механизмом и может варьироваться от от местоположения к местоположению и из года в год.

Электромагнитные сигналы ослабляются при распространении через область ливня. Затухание ливня вычисляется согласно модели Recommendation ITU-R P.838-3 ливня ITU: Определенная модель затухания для дождя для использования в методах предсказания. Модель вычисляет определенное затухание (затухание на километр) сигнала в зависимости от уровня ливня, частоты сигнала, поляризации и угла возвышения пути. Определенное затухание, ɣ _R, моделируется как закон о степени относительно уровня дождя

$γ_{R} = k R^{α},$

где R является уровнем дождя. Модули находятся в мм/час. Параметр k и экспонента α зависит от частоты, вида поляризации и угла возвышения пути прохождения сигнала. Определенная модель затухания допустима для частот от 1-1000 ГГц.

Чтобы вычислить общее затухание для узкополосных сигналов вдоль пути, функция умножает определенное затухание на эффективное расстояние распространения, _{эффективность} d. Затем общим затуханием является L = d _effγR.

Эффективное расстояние является геометрическим расстоянием, d, умноженным на масштабный коэффициент

$r = \frac{1}{0.477 d^{0.633} R_{0.01}^{0.073 α} f^{0.123} - 10.579 (1 - \exp (- 0.024 d))}$

где f является частотой. Статья Recommendation ITU-R P.530-17 (12/2017): данные о Распространении и методы предсказания, требуемые для проекта наземных систем угла обзора, представляют полное обсуждение для вычислительного затухания.

Уровень дождя, R, используемый в этих расчетах, являются долгосрочным статистическим уровнем дождя, R _0.01. Это - уровень дождя, который превышен на 0,01% времени. Вычисление статистического уровня дождя обсуждено в Рекомендации ITU-R P.837-7 (06/2017): Характеристики осадков для моделирования распространения. Эта статья также объясняет, как вычислить затухание для других процентов от значения на 0,01%.

Обработка частоты поддиапазона

Обработка поддиапазона разлагает широкополосный сигнал на несколько поддиапазонов и применяет узкополосную обработку к сигналу в каждом поддиапазоне. Сигналы для всех поддиапазонов суммированы, чтобы сформировать выходной сигнал.

При использовании широкополосных Системных объектов частоты или блоков, вы задаете количество поддиапазонов, N _B, в котором можно анализировать широкополосный сигнал. Частоты центра поддиапазона и ширины автоматически вычисляются из общей полосы пропускания и количества поддиапазонов. Общий диапазон частот сосредоточен на несущей или рабочей частоте, _fc. Полная полоса пропускания дана частотой дискретизации, _fs. Ширинами поддиапазона частоты является Δf = f _s/NB. Центральные частоты поддиапазонов

$f_{m} = {\begin{matrix} f_{c} - \frac{f_{s}}{2} + (m - 1) Δ f, N_{B} даже \\ f_{c} - \frac{(N_{B} - 1) f_{s}}{2 N_{B}} + (m - 1) Δ f, N_{B} нечетный \end{matrix}, m = 1, \dots, N_{B}$

Некоторые Системные объекты позволяют вам получить частоты центра поддиапазона, как выведено, когда вы запускаете объект. Возвращенные частоты поддиапазона последовательно упорядочиваются с упорядоченным расположением дискретного преобразования Фурье. Частоты выше несущей появляются первыми, сопровождаемые частотами ниже несущей.

Документация