射频传播与可视化

此示例演示如何计算和可视化发射机和接收机之间的室外无线覆盖。这包括:

  • 使用天线工具箱天线库创建发射机和接收机站点。

  • 计算发射机和接收机之间的距离和角度。

  • 使用自由空间传播或其他传播模型计算信号强度。

  • 通信链路可视化。

  • 发射机覆盖面积计算。

  • 接收机处的信号干扰加噪声比(SINR)计算。

接近现场观众如果在运行示例之前打开。

发射机的网站

发射机由射频电路和天线组成,射频电路通过信号和功率激励天线。发射机的关键特性包括其输出功率、工作频率和天线辐射方向图。

使用txsite对象在MathWorks Apple Hill校区创建一个发射机站点。校园的纬度是42.3001度,经度是-71.3504度。

tx=txsite(“姓名”,“MathWorks苹果山”,...“纬度”,42.3001,...“经度”,-71.3504)
tx=txsite,带属性:名称:“MathWorks苹果山”纬度:42.3001经度:-71.3504天线:“各向同性”天线角度:0天线高度:10系统损耗:0发射机频率:1.9000e+09发射机功率:10
表演(德克萨斯州)

接收机的网站

接收器由射频电路和天线组成,其中天线截获无线电波并将其转换为电流,该电流由射频电路解码(例如解调)为信号。接收机的关键特性包括灵敏度和天线辐射方向图。

使用rxsite对象创建MathWorks湖畔校区的接收器站点。校园的纬度是42.3021度,经度是-71.3764度。

接收机灵敏度是接收机准确解码信号所必需的最小信号功率水平。灵敏度是一个功率量,通常用dBm表示。为了确定接收机是否在发射机的覆盖范围内,将灵敏度与接收功率进行比较。

rx = rxsite (“姓名”,“MathWorks湖边”,...“纬度”,42.3021,...“经度”, -71.3764)
rx=rxsite,属性:名称:'MathWorks Lakeside'纬度:42.3021经度:-71.3764天线:'各向同性'天线角度:0天线高度:1系统损耗:0接收器灵敏度:-100
节目(rx)

网站之间的距离

使用距离函数用于计算发射机站点和接收机站点之间的距离。默认情况下,此函数在发射器和接收器站点之间绘制一条直线以计算距离。该路径称为欧几里德路径,忽略所有障碍物,包括地球。

距离函数的另一个路径选择是测地线路径,其中距离是考虑到地球的曲率计算的。

dm =距离(tx, rx)%单位:米
dm = 2.1556 e + 03
DKM = dm / 1000
dkm = 2.1556

站点之间的角度

使用函数用于计算发射器位置和接收器位置之间的角度。

azFromEast=角度(tx,rx)单位:从东方逆时针方向
azFromEast = 174.0753
azFromNorth=-azFromEast+90%从北将角度转换为顺时针
azFromNorth=-84.0753

接收功率和链接裕度

接收功率由以下等式给出:

P 接收 = P 德克萨斯州 + G 德克萨斯州 + G 接收 - pathloss

哪里

  • P 接收 接收器上可用的电源。

  • P 德克萨斯州 =变送器输出功率。

  • G 德克萨斯州 =发射机获得。

  • G 接收 =接收机增益。

  • pathloss=发射机信号到达接收机时受到的射频衰减。

信号强度是指接收器在距离发射器特定距离和角度处可用的信号电平。也称为接收信号强度。信号强度可以是功率量或电压量。

使用sigstrength函数用于计算接收机现场发射机的信号强度。你可以计算两种类型的信号强度:功率和电场(e场)。

ss=信号强度(rx,tx)
ss=-67.0767

链路裕度是通信链路鲁棒性的度量,通过从接收机处可用的信号强度中减去所需的接收机灵敏度来计算。

利润= abs (rx。ReceiverSensitivity - ss)
保证金=32.9233

地图上的通信链路

使用链接用于在地图上绘制两个站点之间通信成功的函数。链路成功与否取决于接收机从发射机接收到的功率。

默认情况下,绿色链路表示接收功率满足或超过接收机灵敏度。红色链路表示发送和接收站点之间通信失败。

链接(rx, tx)

发射场覆盖图

覆盖图是发射机地理服务区的可视化,参考接收机的接收信号强度满足其灵敏度。覆盖图可以将信号强度描述为功率量(通常为dBm)或电压量(通常为dB μ V / m)。

使用新闻报道函数计算发射器的覆盖范围。

覆盖范围(德克萨斯州、,“接近”,...“SignalStrengths”,-100:5:-60)

新变送器的位置

使用位置函数,从现有站点计算新的接收站点或发送站点的位置。

计算发射场以北1公里处的一个新的发射机位置。

位置(纬度、经度)= (tx, 1000, 90)
lat=42.3091
朗= -71.3504

使用位置功能。使用高度为30米的天线。

tx2 = txsite (“姓名”,“Transmitter2”,“纬度”,lat,“经度”,朗,“AntennaHeight”, 30)
tx2=txsite,属性:名称:“Transmitter2”纬度:42.3091经度:-71.3504天线:“各向同性”天线角度:0天线高度:30系统损耗:0发射机频率:1.9000e+09发射机功率:10
表演(tx2)

SINR的接收机

使用sinr函数来计算接收机的SINR。接收机的SINR由方程给出:

SINR = s + N

哪里

  • S =感兴趣信号的接收功率

  • I =接收到网络中干扰信号的功率

  • N =接收噪声总功率

SINR以分贝表示。

sinr([tx,tx2])