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【摘要】本文是關(guān)于對當(dāng)前4g移動無線網(wǎng)絡(luò)通信的模型進(jìn)行研究，自2013年我國正式出現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)，在短短不到四年時間里，它以飛快的速度迅速代替3G網(wǎng)絡(luò)成功成為我國國民首選網(wǎng)絡(luò)，以此對于4G無線通信的研究迅速成為國內(nèi)各大研究人員的熱門項(xiàng)目，本文基于對無線通信傳輸?shù)谋匾糠中诺琅c傳播進(jìn)行建模分析，為實(shí)際工程建立無線通信模型提供參考。

【關(guān)鍵詞】無線通信；信道傳播；建模

1無線通信建模的方法

電磁波通過漫射、散射、反射以及直射等方式在空間進(jìn)行傳播，這些方式使得接收到的信號與實(shí)際發(fā)出的信號之間存在一定差異，由此引發(fā)了無線通信系統(tǒng)的性能受到了影響和制約，因此，進(jìn)一步完善無線通信系統(tǒng)，需要首先對無線信道傳播的方式、特點(diǎn)等進(jìn)行分析探討。在建立無線信道模型時，統(tǒng)計測量法和電磁場預(yù)測法是比較常用的兩種方法。前者應(yīng)用更加廣泛和普遍，基于屋里傳播建模和參數(shù)化統(tǒng)計建模是統(tǒng)計測量法的細(xì)分建模方式。其主要工作方式是在差異化的傳播環(huán)境中實(shí)現(xiàn)信道測量，并由此對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和分析，由此得到相應(yīng)的公式，而這些公式往往與信道環(huán)境參數(shù)和信道系統(tǒng)參數(shù)有關(guān)。這種方式運(yùn)算量比較小，且容易對信道特征進(jìn)行刻畫，并且容易仿真，這也是其主要優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是對測試條件要求較高，天線的配置與架設(shè)情況、測試的環(huán)境、設(shè)備的精度等都會影響信道測試結(jié)果的精準(zhǔn)度。相比較統(tǒng)計測量法，時域有限差分法和射線法是電磁場預(yù)測法主要方法，其工作方式是以電磁傳播理論和光學(xué)射線理論為基礎(chǔ)，得出無線信道確定性模型。其優(yōu)點(diǎn)是對于數(shù)據(jù)的依賴性比較小，在對環(huán)境的細(xì)節(jié)性信息進(jìn)行把握后就可以非常精準(zhǔn)的預(yù)測信號傳播。但是這種方式不適合用于空間范圍比較大的信道建模中，室內(nèi)等空間范圍相對較小的信道建模更適合此種方法。

1.1統(tǒng)計測量法

無線信道會接收到許多不同的信號，參數(shù)化統(tǒng)計測量法正式將這些信號進(jìn)行描述，即為電磁波疊加，然后得出無線信道衰落的特點(diǎn)。信號在傳播過程中會產(chǎn)生主波，如散射射線、視距傳播射線等都屬于主波。在參數(shù)化統(tǒng)計建模時，會通過建立一個包括時間、空間和幅度的三維立體坐標(biāo)對這些主波進(jìn)行表示。這種建模方式對多普勒擴(kuò)展、延時擴(kuò)展以及角度擴(kuò)展來建模，不對散射體進(jìn)行考慮。在對無線信道進(jìn)行研究時，離不開基礎(chǔ)理論模型，而廣義的平穩(wěn)非相關(guān)散射模型正是這一基礎(chǔ)。對無線信道小尺度衰落時延擴(kuò)展、多普勒擴(kuò)展的描述主要是通過廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射進(jìn)行的。當(dāng)前，學(xué)術(shù)界在對信道小尺度衰落進(jìn)行建模時，更多的是以隨機(jī)信道模型（即電磁波線性疊加）為基礎(chǔ)的。假設(shè)各向同性，且接收天線為全向天線兩個條件同時滿足，則接收信號包絡(luò)服從Rayleigh分布結(jié)論成立。信號在傳播時會存在一些散射物體，對其的分布情況進(jìn)行統(tǒng)計和分析，然后結(jié)合電磁波在散射、反射以及繞射等方式下形成的規(guī)律對衰落信道模型進(jìn)行建模，是基于物理傳播特征建模方法的主要方式。不同傳播環(huán)境下產(chǎn)生的散射體不同，且發(fā)射體所處的位置等都會影響此模型的特征描述。以O(shè)kumura模型為例，這種模型的主要參考對象是平坦地形大城市過程中所產(chǎn)生的傳播損耗，同時以地形因素、其他傳播環(huán)境等作為校正因子，兩者相結(jié)合對此模型加以修正。差異化的傳播環(huán)境下，假設(shè)散體的幾何分布情況是不同的。橢圓、扇形、單環(huán)和雙環(huán)等模型是應(yīng)用比較廣泛的幾何分布模型，其他的幾何分布模型通常只是對信號經(jīng)過散體時發(fā)生了單反射過程進(jìn)行了假設(shè)。

1.2電磁場預(yù)測法

確定性傳播預(yù)測法有許多類型，但是最常用的方法是射線法建模，這一方法的理論基礎(chǔ)是光學(xué)射線理論，同時與其他理論，如幾何繞射理論以及一致繞射理論進(jìn)行結(jié)合，利用幾何體實(shí)現(xiàn)建模，然后通過對電磁參數(shù)進(jìn)行確定，進(jìn)而預(yù)測信號在傳播過程中的損耗。地理環(huán)境模型以及表面電磁參數(shù)的精準(zhǔn)程度等因素都會對預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確程度產(chǎn)生影響。如果無線電信號波長足夠小，則發(fā)射和散射就可以作為電磁波的傳播機(jī)制，則電磁波傳播也就可以視為光學(xué)射線傳播。相比較統(tǒng)計測量模型而言，這種方式更具準(zhǔn)確性。利用射線法對信道模型進(jìn)行建立的方式，無法對電磁波的繞射傳播進(jìn)行準(zhǔn)確的包含，在這種背景下，時域有限差分法的建模方式應(yīng)運(yùn)而生，這種方式的預(yù)測結(jié)果更具精準(zhǔn)性，因?yàn)槠渫ㄟ^對大尺度傳播功率損耗進(jìn)行計算，對于其他不同類型的傳播方法都進(jìn)行整體的考慮，不同的場分布、區(qū)域信號信息等都可以由其進(jìn)行提供。這種方式雖然精準(zhǔn)度高，但是計算量較大，且對于傳播環(huán)境的依賴性較高。

2無線通信傳播模型的建立

信道是通信系統(tǒng)最基礎(chǔ)的組成部分，其對于無線通信系統(tǒng)有很大的影響。相比較有限信道而言，無線信道的預(yù)測更具不確定性，且難度增加，主要是由于不同的傳播方式、信號傳輸寬帶、隨機(jī)性較強(qiáng)、分析難度較大等因素而導(dǎo)致，也正因?yàn)榇?，才?dǎo)致無線信道的建模具有很大的難度。但同時其在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮著很大的作用。所以，接下來對于信道傳播模型再簡單介紹一下。環(huán)境類型、地形以及環(huán)境材料等都會對傳播模型產(chǎn)生影響，在對電波傳輸路徑的損耗進(jìn)行計算和預(yù)估時，需要對地形地貌、建筑物、樹木等環(huán)境的影響加以考慮，由此產(chǎn)生了電波傳播損耗預(yù)測模型，這一模型也在進(jìn)行無線通信工程設(shè)計的過程中得到了廣泛使用，通過計算損耗來確定信號可以服務(wù)的區(qū)域范圍。LEE傳播模型、Okumura-Hata傳播模型、Wal-fish-Ike2gami模型和COST231-Hata模型較為常用，這其中，Okumura-Hata模型應(yīng)用最為廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]樊昌信，曹麗娜．通信原理（第六版）．北京：國防工業(yè)出版社，2015，1.

[2]（德）MatthiasPatzold，著，陳偉，譯.移動衰落信道.北京：電子工業(yè)出版社，2016，1.

作者:段鋒 謝江 單位:中國電信股份有限公司新疆分公司