comm.RayTracingChannel
伝播光線で定義されたマルチパス フェージング チャネルを通じて信号をフィルター処理
説明
comm.RayTracingChannel System object™ は、伝播光線で定義されたマルチパス フェージング チャネルを通じて信号をフィルター処理します。詳細については、チャネル インパルス応答 (CIR)の節を参照してください。
伝播光線で定義されたフェージング チャネルを通じて入力信号をフィルター処理するには、次を実行します。
comm.RayTracingChannelオブジェクトを作成し、そのプロパティを設定します。関数と同様に、引数を指定してオブジェクトを呼び出します。
System object の機能の詳細については、System object とはを参照してください。
作成
構文
説明
rtchan = comm.RayTracingChannel
rtchan = comm.RayTracingChannel(Name=Value)comm.RayTracingChannel(SampleRate=1e6) はサンプル レートを 1 MHz に設定します。
rtchan = comm.RayTracingChannel(rays,tx,rx)rays、tx、および rx を指定して、レイトレーシング フェージング チャネル System object を作成します。
comm.Rayオブジェクトのセットとして指定されているraysは、PropagationRaysプロパティを設定するために使用されます。txsiteオブジェクトとして指定されているtxは、TransmitArrayプロパティとTransmitArrayOrientationAxesプロパティを設定するために使用されます。rxsiteとして指定されているrxは、ReceiveArrayプロパティとReceiveArrayOrientationAxesプロパティを設定するために使用されます。
この構文を使用する場合、他のプロパティを構成するには、System object を作成した後に値を設定します。例については、レイ トレーシング チャネルのサンプル レートの構成を参照してください。
プロパティ
使用法
説明
cir = rtchan()ChannelFiltering プロパティを false に設定します。
cir = rtchan(starttime)ChannelFiltering プロパティを false に設定します。
入力引数
出力引数
オブジェクト関数
オブジェクト関数を使用するには、System object を最初の入力引数として指定します。たとえば、obj という名前の System object のシステム リソースを解放するには、次の構文を使用します。
release(obj)
例
マルチパス チャネル モデルに対して、0 の最小伝播遅延を強制しない場合の影響を示します。香港、中国の 2 サイト間でのマルチパス レイ トレーシング チャネルを介して信号をフィルター処理します。レイ トレーシングの結果を使用して、2 つのマルチパス チャネル モデルを作成します。最初のレイ トレーシング チャネル モデルに対して、強制的に最小伝播遅延をゼロにします。2 番目のレイ トレーシング チャネル モデルに対して、ゼロの最小伝播遅延を強制しません。
香港の建物のサイト ビューアー マップ ディスプレイを作成します。OSM ファイルの詳細については、[1] を参照してください。
sv = siteviewer("Buildings","hongkong.osm");
tx = txsite( ... "Latitude",22.2789, ... "Longitude",114.1625, ... "AntennaAngle",30, ... % Azimuth angle "AntennaHeight",10, ... "TransmitterFrequency",28e9); rx = rxsite( ... "Latitude",22.2799, ... "Longitude",114.1617, ... "AntennaAngle",120, ... % Azimuth angle "AntennaHeight",1);
レイ トレーシング伝播モデルを作成します。MATLAB® は、RayTracing オブジェクトを使用してこのモデルを表現します。イメージ手法を使用して最大 2 回の表面反射を伴うパスを検出するように、モデルを構成します。伝播モデルを使用してレイ トレーシングを実行し、光線を見つけます。
pm = propagationModel("raytracing", ... "Method","image", ... "MaxNumReflections",2); rays = raytrace(tx,rx,pm);
送信機サイトおよび受信機サイト間で計算された光線を使用して、チャネル モデルを作成します。既定の構成は、ゼロの最小伝播遅延を強制します。チャネルの時間的プロファイルと空間的プロファイルを表示します。
rtchan = comm.RayTracingChannel(rays{1},tx,rx);
rtchan.SampleRate = 50e6;
showProfile(rtchan);
レイ トレーシング チャネル モデルのクローンを作成し、ゼロの最小伝播遅延を強制しないように再構成します。チャネルの時間的プロファイルと空間的プロファイルを表示します。発射角と到来角のプロットは変化しませんが、電力遅延プロファイルのプロットには、最小の遅延プロファイルをゼロに強制しない場合の遅延プロファイルの結果が更新されて表示されます。
rtchandelayed= clone(rtchan); rtchandelayed.MinimizePropagationDelay = false; showProfile(rtchandelayed);
チャネル モデルを通じてランダムに生成された 16-QAM 信号をフィルター処理します。y および ydelayed の先頭要素を 15 個表示します。それぞれレイ トレーシング チャネル オブジェクト rtchan および rtchandelayed による出力です。遅延信号 ydelayed の先頭にあるサンプルはすべてゼロです。通信システムをモデル化する場合、後続の信号データの喪失を回避するには、この信号遅延を考慮する必要があります。
M = 16; % Modulation order frmLen = 1e3; % Frame length numTx = rtchan.info.NumTransmitElements; x = qammod(randi([0,M-1],frmLen,numTx),M); y = rtchan(x); numTxdelayed = rtchandelayed.info.NumTransmitElements; x = qammod(randi([0,M-1],frmLen,numTxdelayed),M); ydelayed = rtchandelayed(x); y(1:15)
ans = 15×1 complex
-0.0000 - 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
-0.0000 - 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
-0.0000 - 0.0000i
0.0003 + 0.0011i
-0.0022 - 0.0111i
1.0158 + 0.0042i
-1.0347 - 2.0177i
-3.0922 + 0.0258i
⋮
ydelayed(1:15)
ans = 15×1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
⋮
付録
[1] OSM ファイルは、クラウドソーシングによる世界中の地図データへのアクセスを提供する https://www.openstreetmap.org からダウンロードされたものです。このデータは Open Data Commons Open Database License (ODbL) https://opendatacommons.org/licenses/odbl/ によりライセンスされています。
会議室の 2 サイト間でのマルチパス レイ トレーシング チャネル モデルを介して信号をフィルター処理します。レイ トレーシングの結果を使用して、マルチパス チャネル モデルを作成します。
スタンダード テッセレーション ランゲージ (STL) のデータ ファイルを使用して、テーブル 1 台と椅子が 4 脚ある会議室の 3 次元マップを定義します。壁の近くに送信機サイト、テーブルの上に受信機サイトを定義します。
mapFileName = "conferenceroom.stl"; tx = txsite("cartesian", ... "AntennaPosition",[-1.45; -1.4; 2.3], ... "TransmitterFrequency",2.8e9); rx = rxsite("cartesian", ... "AntennaPosition",[.6; .2; 1.0]);
siteviewer オブジェクトおよびオブジェクト関数 show を使用して、3 次元シナリオを可視化します。送信機サイトと受信機サイトはそれぞれ赤と青に色付けされます。
siteviewer(SceneModel=mapFileName); show(tx,"ShowAntennaHeight",false) show(rx,"ShowAntennaHeight",false)
レイ トレーシング伝播モデルを作成します。MATLAB は、RayTracing オブジェクトを使用してこのモデルを表現します。最大 3 回の表面反射を伴うパスを検出するように、モデルを構成します。既定では、このモデルは Shooting and Bouncing Rays (SBR) 法を使用します。
pm = propagationModel("raytracing", ... "CoordinateSystem","cartesian", ... "MaxNumReflections",3);
伝播モデルを使用してレイ トレーシングを実行し、光線を見つけます。
rays = raytrace(tx,rx,pm,"Map",mapFileName);返された cell 配列から計算されたレイを抽出して、プロットします。それぞれのレイは、そのパス損失値に基づいて色付けされています。
rays = rays{1,1};
plot(rays)
送信機サイトおよび受信機サイト間で計算された光線を使用して、チャネル モデルを作成します。チャネルの時間的プロファイルと空間的プロファイルを表示します。
rtchan = comm.RayTracingChannel(rays,tx,rx); showProfile(rtchan);
フィルター処理された信号をコンスタレーション ダイアグラムに表示します。
M = 16; % Modulation order frmLen = 1e3; % Frame length numTx = rtchan.info.NumTransmitElements; x = qammod(randi([0,M-1],frmLen,numTx),M); rtchan.SampleRate = 10e6
rtchan =
comm.RayTracingChannel with properties:
SampleRate: 10000000
PropagationRays: [1×50 comm.Ray]
MinimizePropagationDelay: true
TransmitArray: [1×1 arrayConfig]
TransmitArrayOrientationAxes: [3×3 double]
ReceiveArray: [1×1 arrayConfig]
ReceiveArrayOrientationAxes: [3×3 double]
ReceiverVirtualVelocity: [3×1 double]
NormalizeImpulseResponses: true
NormalizeChannelOutputs: true
ChannelFiltering: true
y_samprate10e6 = rtchan(x); constellationdiag = comm.ConstellationDiagram( ... NumInputPorts=1, ... ChannelNames={"Frequency response channel"}, ... XLimits=[-5 5], ... YLimits=[-5 5], ... ReferenceConstellation=qammod(0:M-1,M)); constellationdiag(y_samprate10e6(:));
10e6 のサンプル レートにおいて、図には理想的な 16-QAM コンスタレーション位置の周囲に、密に集合した点が表示されています。これは、チャネルが信号を大幅に変更しておらず、チャネルによる ISI や歪みが最小限であることを示しています。たとえば会議室では安定的で予測可能なチャネル動作を維持することに最も重点が置かれるため、この遅延プロファイルは理想的です。
選択したサンプル レート (10e6) では、複数の光線の遅延拡散が低すぎます。サンプル レートを高くすると、時間的な変化を取得できますが、ISI や歪みが大幅に増えることにもなります。
レイ トレーシング チャネルのサンプル レートを変更するには、オブジェクト作成時に名前と値の引数を使用して SampleRate プロパティを設定したり、レイおよびサイトを使用してチャネル モデルを作成し、オブジェクト作成後に SampleRate プロパティを設定したりできます。
レイ トレーシング チャネル オブジェクト作成時のサンプル レート設定
サンプル レートを 20 MHz に指定して、レイ トレーシング チャネル モデルを作成します。
rtchan1 = comm.RayTracingChannel(SampleRate=2e7)
rtchan1 =
comm.RayTracingChannel with properties:
SampleRate: 20000000
PropagationRays: [1×1 comm.Ray]
MinimizePropagationDelay: true
TransmitArray: [1×1 arrayConfig]
TransmitArrayOrientationAxes: [3×3 double]
ReceiveArray: [1×1 arrayConfig]
ReceiveArrayOrientationAxes: [3×3 double]
ReceiverVirtualVelocity: [3×1 double]
NormalizeImpulseResponses: true
NormalizeChannelOutputs: true
ChannelFiltering: true
レイ トレーシング チャネル オブジェクト作成後のサンプル レート設定
送信機サイト、受信機サイト、サイト間で計算された光線を使用して、チャネル モデルを作成します。オブジェクトを作成した後、サンプル レートを 20 MHz に設定します。
tx = txsite( ... Latitude=22.2789, ... Longitude=114.1625, ... AntennaAngle=30, ... % Azimuth angle AntennaHeight=10, ... TransmitterFrequency=28e9); rx = rxsite( ... Latitude=22.2799, ... Longitude=114.1617, ... AntennaAngle=120, ... % Azimuth angle AntennaHeight=1); pm = propagationModel("raytracing", ... Method="sbr", ... MaxNumReflections=3); rays = raytrace(tx,rx,pm); rtchan2 = comm.RayTracingChannel(rays{1},tx,rx); rtchan2.SampleRate = 2e7
rtchan2 =
comm.RayTracingChannel with properties:
SampleRate: 20000000
PropagationRays: [1×2 comm.Ray]
MinimizePropagationDelay: true
TransmitArray: [1×1 arrayConfig]
TransmitArrayOrientationAxes: [3×3 double]
ReceiveArray: [1×1 arrayConfig]
ReceiveArrayOrientationAxes: [3×3 double]
ReceiverVirtualVelocity: [3×1 double]
NormalizeImpulseResponses: true
NormalizeChannelOutputs: true
ChannelFiltering: true
チャネル オブジェクトを構成した後、通常はチャネルを通して変調信号をフィルター処理します。ここで、16-QAM 信号を rtchan2 レイ トレーシング チャネルを介して渡します。
modOrd = 16; frmLen = 1e3; numTx = rtchan2.info.NumTransmitElements; x = qammod(randi([0,modOrd-1],frmLen,numTx),modOrd); y = rtchan2(x);
詳細
ヒント
MinimizePropagationDelayプロパティをtrueに設定した場合、System object はすべての伝播遅延パスをシフトし、最小の伝播遅延パスに関連する遅延量を削除します。パスをシフトすることで、チャネル出力の先頭にある潜在的なゼロが削除され、後続の信号サンプルを受信する遅延を考慮する必要がなくなります。
拡張機能
バージョン履歴
R2020b で導入
参考
オブジェクト
arrayConfig|siteviewer|rxsite|txsite|comm.Ray|comm.ChannelFilter|phased.IsotropicAntennaElement(Phased Array System Toolbox) |phased.ULA(Phased Array System Toolbox) |phased.URA(Phased Array System Toolbox) |phased.ConformalArray(Phased Array System Toolbox) |phased.CustomAntennaElement(Phased Array System Toolbox) |phased.NRAntennaElement(Phased Array System Toolbox) |phased.NRRectangularPanelArray(Phased Array System Toolbox)
