Wideband Two-Ray Channel

Широкополосный двухлучевой канал распространения.

wideband two ray channel

Описание

Блок Wideband Two-Ray Channel представляет широкополосный двухлучевой канал распространения, моделируя как прямой отраженный луч, так и луч, переотраженный от земной поверхности. Блок формирует широкополосные сигналы путем разложения их на поддиапазоны, моделирует их независимое распространение и осуществляет рекомбинацию распространяемых поддиапазонов. Блок моделирует время распространения, доплеровский сдвиг и потери при распространении. В блоке предполагается, что скорость распространения намного больше скорости объекта, и в этом случае справедлива модель «stop-and-hop».

Порты

Вход

X — широкополосный входной сигнал
комплексная матрица M на N |комплексная матрица M на 2N

Широкополосный неполяризованный скалярный сигнал, заданный как:

Комплексная матрица M на N. M – число выборок сигнала, а N – количество двух лучевых каналов. Каждый канал соответствует паре источник – место назначения. Каждый столбец содержит идентичный сигнал, распространяющийся по прямой видимости и по отраженной траектории.
Комплексная матрица M на 2N. M – число выборок сигнала, N – число двухлучевых каналов. Каждый канал соответствует паре источник – место назначения. Каждая смежная пара столбцов представляет собой отдельный канал. В каждой паре первый столбец представляет сигнал, распространяющийся по траектории прямой видимости, а второй – по отраженной траектории.

Пример: [1,1;j,1;0.5,0]

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Поддержка комплексных чисел: Да

Pos1 — положение источника сигнала
действительный вектор-столбец 3 на 1 | действительная матрица 3 на N

Положение источника сигнала или сигналов, заданное в виде действительного вектора-столбца 3 на 1 или действительной матрицы 3 на N. N – это количество двухлучевых каналов. Если Pos1 – это вектор-столбец, то он принимает форму . Если Pos1 — матрица, каждый столбец задает отдельный источник сигнала и имеет форму .

Хотя бы один из портов Pos1 и Pos2 должен быть вектор-столбцом 3 на 1.

Пример: [1000;100;500]

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Pos2 — положение места назначения сигнала
действительный вектор-столбец 3 на 1 | действительная матрица 3 на N

Положение облучаемой точки (цели) пространства, заданное в виде действительного вектора-столбца 3 на 1 или действительной матрицы 3 на N. N – это количество двухлучевых каналов.

Если Pos2 – это вектор-столбец, то он принимает форму . Если Pos2 — матрица, каждый столбец задает отдельное место назначения сигнала и имеет форму .

Хотя бы один из портов Pos1 и Pos2 должен быть вектор-столбцом 3 на 1.

Пример: [-100;300;50]

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Vel1 — скорость источника сигнала
действительный вектор-столбец 3 на 1 | действительная матрица 3 на N

Скорость источника сигнала в виде действительного вектора-столбца 3 на 1 или действительной матрицы 3 на N. N – это количество двухлучевых каналов. Размеры Vel1 должны совпадать с размерами Pos1.

Если Vel1 это вектор-столбец, то он принимает форму . Если Vel1 — матрица, каждый столбец задает отдельную скорость начала сигнала и имеет форму .

Пример: [-10;3;5]

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Vel2 — скорость места назначения сигнала
действительный вектор-столбец 3 на 1 | действительная матрица 3 на N

Скорость облучаемой точки (цели) пространства в виде действительного вектора-столбца 3 на 1 или действительной матрицы 3 на N. N – это количество двухлучевых каналов. Размеры Vel2 должны совпадать с размерами Pos2.

Если Vel2 это вектор-столбец, то он принимает форму . Если Vel2 — матрица, каждый столбец задает отдельную скорость места назначения сигнала и имеет форму .

Пример: [-1000;300;550]

Выход

Out — распространяемый сигнал
комплексная матрица M на N |комплексная матрица M на 2N

Комплексная матрица M на N. Чтобы вернуть этот формат, установите свойство CombinedRaysOutput в значение true. Каждый столбец матрицы содержит когерентно объединенные прямой и переотраженный луч.
Комплексная матрица M на 2N. Чтобы вернуть этот формат, установите свойство CombinedRaysOutput в значение false. Попеременные столбцы матрицы содержат прямой и переотраженный луч.

Выход Out содержит сигналы, отраженные к месту источника сигнала в течение текущего временного интервала. Если распространение сигнала от источника до цели занимает больше времени, чем текущий временной интервал, выход может не содержать всех данных от входа в текущем временном интервале. Оставшиеся данные появятся при следующем выполнении блока.

Параметры

Signal propagation speed — скорость распространения сигнала, м/c
3e8 (по умолчанию) | положительный скаляр

Скорость распространения сигнала в виде вещественного положительного скаляра. По умолчанию используется значение скорости света: 3e8 м/c.

Единицы измерения — метры в секунду.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Signal carrier frequency (Hz) — несущая частота сигнала
3e8 (по умолчанию) | положительный скаляр

Несущая частота сигнала в виде положительного действительного скаляра.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Specify atmospheric parameters — модель атмосферного затухания
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флажок, чтобы добавить ослабление сигнала, вызванное атмосферными газами, дождем, туманом или облаками.

При выборе этого параметра в диалоговом окне появляются параметры Temperature (degrees Celsius), Dry air pressure (Pa), Water vapour density (g/m^3), Liquid water density (g/m^3), и Rain rate (mm/hr).

Temperature (degrees Celsius) — температура окружающей среды
15 (по умолчанию)

Температура окружающей среды, заданная в виде вещественного скаляра.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Specify atmospheric parameters.

Dry air pressure (Pa) — атмосферное давление сухого воздуха
101.325e3 (по умолчанию)

Атмосферное давление сухого воздуха, заданное в виде положительного вещественного скаляра.

Значение этого параметра по умолчанию соответствует одной стандартной атмосфере.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Specify atmospheric parameters.

Water vapour density (g/m^3) — плотность водяного пара в атмосфере
7.5 (по умолчанию)

Плотность водяного пара в атмосфере, заданная в виде положительного вещественного скаляра.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Specify atmospheric parameters.

Liquid water density (g/m^3) — плотность жидкой воды
0.0 (по умолчанию)

Плотность жидкой воды в тумане или облаках, заданная в виде неотрицательного вещественно-значного скаляра. Типичные значения плотности жидкой воды составляют 0,05 для среднего тумана и 0,5 для густого тумана.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Specify atmospheric parameters.

Rain rate (mm/hr) — скорость выпадения осадков
0.0 (по умолчанию)

Скорость выпадения осадков, заданная в виде неотрицательного вещественного скаляра.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Specify atmospheric parameters.

Inherit sample rate — наследовать частоту дискретизации
включено (по умолчанию) | выключено

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

Sample rate (Hz) — частота дискретизации
1e6 (по умолчанию) | положительный скаляр

Частота дискретизации сигнала в виде положительного скаляра. Единицы измерения — Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Inherit sample rate.

Ground reflection coefficient — коэффициент отражения от грунта
-1 (по умолчанию)

Коэффициент отражения от земли для поля в точке отражения, заданный в виде комплексного скаляра или комплексного вектора-строки 1 на N. Коэффициенты имеют абсолютное значение меньше или равно единице. N – это количество двухлучевых каналов.

Combine two rays at output — выключить объединение данных на выходе
включено (по умолчанию) | выключено

Установите флажок, для объединения двух лучей на выходе канала. Объединение двух лучей когерентно складывает распространяемый сигнал прямой видимости и отраженный сигнал для формирования выходного сигнала. Этот режим можно использовать, когда в моделировании не требуется учитывать коэффициент усиления направленности антенны или решетки.

Maximum one-way propagation distance (m) — максимальное расстояние распространения в одну сторону
10e3 (по умолчанию)

Максимальное расстояние в метрах между отправной точкой и пунктом назначения в виде положительной скалярной величины. Амплитуды любых сигналов, которые распространяются за пределы этого расстояния, будут установлены на ноль.

Алгоритмы

Задержка распространения, доплеровский сдвиг и потери на пути в свободном пространстве

Когда источник и цель стационарны друг относительно друга, выход блока может быть записан как . Величина представляет задержку, а — потери при распространении. Задержка вычисляется из , где — расстояние распространения, а — скорость распространения. Потери на пути в свободном пространстве определяются выражением

где — длина волны сигнала.

Эта формула предполагает, что цель находится в дальней зоне передающего элемента или массива. В ближней зоне формула потерь на пути распространения в свободном пространстве недействительна и может привести к потерям меньше единицы, что эквивалентно усилению сигнала. По этой причине потери устанавливаются равными единице для значений диапазона .

Когда есть относительное движение между источником и целью, обработка также вносит частотный сдвиг. Этот сдвиг соответствует доплеровскому сдвигу между исходной и конечной точками. Сдвиг частоты составляет для одностороннего распространения и для двустороннего распространения. Параметр — это относительная скорость цели относительно источника.