Модель распространения трассировки лучей
Модели трассировки лучей вычисляют пути к распространению с помощью 3-D геометрии среды [1][2]. Представляйте модель трассировки лучей при помощи RayTracing объект.
Модели трассировки лучей:
Допустимы от 100 МГц до 100 ГГц.
Вычислите несколько путей к распространению. Другие модели распространения вычисляют только один пути к распространению.
Поддержите и 3-D наружные и внутренние среды.
Определите потерю на пути и сдвиг фазы каждого луча с помощью электромагнитного анализа, включая трассировку горизонтальной и вертикальной поляризации сигнала через путь к распространению. Потеря на пути включает потерю свободного пространства и отражательные потери. Для каждого отражения модель вычисляет потери на горизонтальную и вертикальную поляризацию при помощи Уравнения Френеля, инцидентного угла, и относительной проницаемости и проводимости поверхностного материала [3][4] на заданной частоте.
Можно создать модели трассировки лучей, которые используют или стрельбу и возврат лучей (SBR) метод или метод изображений.
Создайте RayTracing объект при помощи propagationModel функция.
Покажите отраженные пути к распространению в Чикаго при помощи SBR и отобразите методы.
Создайте Средство просмотра Сайта с созданиями в Чикаго. Для получения дополнительной информации о osm файле, см. [1].
viewer = siteviewer("Buildings","chicago.osm");
Создайте ретранслятор на создании и сайте приемника около другого создания.
tx = txsite("Latitude",41.8800, ... "Longitude",-87.6295, ... "TransmitterFrequency",2.5e9); show(tx) rx = rxsite("Latitude",41.8813452, ... "Longitude",-87.629771, ... "AntennaHeight",30); show(rx)
Создайте модель трассировки лучей. Используйте метод изображений и вычислите пути с до одного отражения. Затем отобразите пути к распространению.
pm = propagationModel("raytracing","Method","image", ... "MaxNumReflections",1); raytrace(tx,rx,pm)
Для этой модели трассировки лучей от передатчика к приемнику существует один путь к распространению.
Обновите модель трассировки лучей, чтобы использовать метод SBR и вычислить пути максимум с двумя отражениями. Отобразите пути к распространению.
pm.Method = "sbr";
pm.MaxNumReflections = 2;
clearMap(viewer)
raytrace(tx,rx,pm)
Обновленная модель трассировки лучей показывает три пути к распространению от передатчика к приемнику.
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/.
Создайте Средство просмотра Сайта с созданиями в Чикаго. Для получения дополнительной информации о .osm файл, см. [1].
viewer = siteviewer("Buildings","chicago.osm");
Создайте ретранслятор на создании и сайте приемника около другого создания.
tx = txsite("Latitude",41.8800, ... "Longitude",-87.6295, ... "TransmitterFrequency",2.5e9); show(tx)
Создайте модель трассировки лучей. По умолчанию модели трассировки лучей используют метод SBR. Определите максимальный номер отражений к 2. Затем отобразите карту покрытия.
pm = propagationModel("raytracing","Method","sbr", ... "MaxNumReflections",2); coverage(tx,pm,"SignalStrengths",-100:5)
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/.
Стрельба и возврат лучей (SBR) метод поддерживают вычисление аппроксимированных путей к распространению максимум для 10 отражений пути. Местоположения сайтов приемника, вычисленных методом SBR, не точны. Точность расчетных путей к распространению уменьшается как продолжительность увеличений путей.
Вычислительная сложность увеличивается линейно с количеством отражений. В результате метод SBR обычно быстрее, чем метод изображений.
Этот рисунок иллюстрирует метод SBR для вычисления путей к распространению от передатчика, Tx, к приемнику, Rx.
Метод SBR запускает много лучей от геодезической сферы, сосредоточенной в Tx. Геодезическая сфера позволяет модели запустить лучи, которые приблизительно расположены равными интервалами.
Затем метод прослеживает каждый луч от Tx и может смоделировать различные типы взаимодействий между лучами и окружающими объектами, такими как отражения, дифракции, преломления и рассеивание. Обратите внимание на то, что реализация рассматривает только отражения.
Когда луч поражает плоскую поверхность, показавшую R, луч отражается на основе закона отражения.
Когда луч поражает ребро, показавшее D, луч порождает много дифрагированных лучей на основе закона дифракции [5][6]. Каждый дифрагированный луч имеет тот же угол с дифрагировавшим (резким) ребром как инцидентный луч. Дифракционная точка затем становится новой стартовой точкой, и метод SBR прослеживает дифрагированные лучи таким же образом как лучи, запущенные от Tx. Континуум дифрагированных лучей формирует конус вокруг ребра дифрагирования, которое обычно известно как Keller cone [6]. Текущая реализация метода SBR не рассматривает дифракции.
Для каждого запущенного луча метод окружает Rx сферой, названной сферой приема, радиусом, который пропорционален угловому разделению запущенных лучей и расстояния перемещения луча. Если луч пересекает сферу, то модель считает луч допустимым путем от Tx до Rx.
Метод изображений поддерживает до двух отражений пути и вычисляет точные пути к распространению. Вычислительная сложность увеличивается экспоненциально с количеством отражений.
Этот рисунок иллюстрирует метод изображений для вычисления пути к распространению одного отражательного луча для того же передатчика и приемника как метод SBR. Метод изображений определяет местоположение изображения Tx относительно плоской отражательной поверхности, Tx'. Затем метод соединяет Tx' и Rx с линейным сегментом. Если линейный сегмент пересекает плоскую отражательную поверхность, показавшую R на рисунке, то допустимый путь от Tx до Rx существует. Метод определяет пути с несколькими отражениями путем рекурсивного расширения этих шагов.
[1] Юнь, Zhengqing и Магды Ф. Искандер. “Трассировка лучей для Радио-Моделирования Распространения: Принципы и Приложения”. IEEE доступ 3 (2015): 1089–1100. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2453991.
[2] Schaubach, K.R., Нью-Джерси Дэвис и Т.С. Рэппэпорт. “Метод Трассировки лучей для Предсказания Потери на пути и Распространения Задержки в Микросотовых Средах”. В [1 992 Продолжения] Автомобильное Технологическое Общество 42-я Конференция VTS - Границы Технологии, 932–35. Denver, CO, США: IEEE, 1992. https://doi.org/10.1109/VETEC.1992.245274.
[3] 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.
[4] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Электрические характеристики поверхности Земли. Рекомендация P.527-5. ITU-R, утвержденный 14 августа 2019. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.527-5-201908-I/en.
[5] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Распространение дифракцией. Рекомендация P.526-15. ITU-R, утвержденный 21 октября 2019. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.526-15-201910-I/en.
[6] Келлер, Джозеф Б. “Геометрическая Теория Дифракции”. Журнал Оптического Общества Америки 52, № 2 (1 февраля 1962): 116. https://doi.org/10.1364/JOSA.52.000116.
propagationModel | raytrace | coverage | sigstrength | buildingMaterialPermittivity | earthSurfacePermittivity