5G移動通信系統(tǒng)的傳播模型研究

周巖

【摘要】??? 現(xiàn)階段，我國通信行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，而5G移動通信系統(tǒng)也逐漸開始建設(shè)試驗網(wǎng)。而在此過程中，進(jìn)行5G移動通信系統(tǒng)傳播模型的選擇以及其傳播特點進(jìn)行評測則是至關(guān)重要的，3GPP機(jī)構(gòu)為通信行業(yè)提供的相關(guān)協(xié)議中指出了在5G移動通信系統(tǒng)的匹配傳播模型以及適用環(huán)境等。相較于4G傳播模型，5G在運作過程中的傳播間距以及傳播損耗都需要開展進(jìn)一步的研究。

【關(guān)鍵詞】??? 5G??? 移動通信系統(tǒng)??? 傳播模型

引言：在以往的移動通信系統(tǒng)建設(shè)過程中，所利用的傳播模型多數(shù)為如今常用的傳播模型，并且針對其傳播模型進(jìn)行不斷的改進(jìn)與完善，保證其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及傳播消耗的測試。針對傳播模型的不斷改進(jìn)來保證其能夠達(dá)到相關(guān)的運作要求，不過在實際運用過程中，因為傳播模型的特點和適用性的差異，可能會出現(xiàn)多個傳播模型在經(jīng)過改進(jìn)后還是會存在一定的區(qū)別。所以，對于不同的地質(zhì)環(huán)境特征，來選擇相關(guān)的5G傳播模型，能夠最大程度上保證5G移動信息系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的精準(zhǔn)性。

一、5G移動通信系統(tǒng)傳播模型的簡介

無線傳播模型的目的在于更加具體和精準(zhǔn)地進(jìn)行分析。在進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計階段，傳播模型主要有兩大類，一類是直接通過電磁理念運算得出的模型，另一種則是利用多方面計算和測試的統(tǒng)計性模型。利用電磁理念運算得出的模型相對來說測試精準(zhǔn)性更加顯著，不過在運用時條件較為嚴(yán)苛，通常必須要具備精度較大的電子圖紙，而且運算過程較為繁瑣，運算時間較長，這種傳播模型多數(shù)運用在仿真測試過程中。而統(tǒng)計性傳輸模型是一種相對來說較為完善的運算公式，而在實際運用過程中，影響電磁波傳播的一些問題主要體現(xiàn)在天線高度過大、電磁波頻率異常、傳播距離過大、地質(zhì)環(huán)境惡劣等，而這些問題都可以利用變量函數(shù)在傳播消耗公式中進(jìn)行運算。相對來說，統(tǒng)計性模型在運算時操作較為簡便，不過其中參數(shù)的運用卻有著一些約束，必須要保證對傳輸模型進(jìn)行合理的調(diào)整。

二、無線信號的傳播特點

若是在無線信號傳播時沒有障礙物，那么可以將其當(dāng)做視距傳播，而在實際傳播過程中，不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的障礙物，使得無線信號從發(fā)射的位置傳播到接收端點過程中并不能以視距傳播的方式進(jìn)行，而這種狀態(tài)下，無線信號的傳播模式分為散射和反射以及衍射等，而其中障礙物體的形狀和性質(zhì)都會對信號傳播會發(fā)生反射還是散射產(chǎn)生直接影響。在無線信號傳播過程中，反射和光的反射原理意義，當(dāng)電磁波在撞到相對較大的物體時，會導(dǎo)致信號出現(xiàn)向另一個方向傳播。在電磁波傳輸時，如果是通過孔狀物體時，那么可能會導(dǎo)致與原本的方向發(fā)生偏移，這通常被叫做衍射現(xiàn)象，一般來說，具有尖邊的障礙物都有可能會致使衍射現(xiàn)象的產(chǎn)生，而無線信號的頻段越高，衍射現(xiàn)象就越細(xì)微。散射指的是無線信號出現(xiàn)不規(guī)則多方向的向外擴(kuò)散，通常散射現(xiàn)象都會在無線信號傳播時，碰到比信號更加細(xì)小的障礙物時產(chǎn)生。散射也與無線信號撞到的障礙物表面的光滑性有關(guān)，其一些表面非常粗糙的物體，在無線信號傳輸過程中出現(xiàn)散射現(xiàn)象的概率更大。

三、自由空間傳播模型

自由空間指的是介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率比較一致且穩(wěn)定的最佳傳播空間，在此環(huán)境下，電磁波在傳播過程中消耗處于最低值。而自由空間傳播損耗指的是電磁波在傳播過程中，因為傳播時長以及傳播范圍的增加而導(dǎo)致的能量削弱情況。自由空間傳播損耗其實也是球面波出現(xiàn)削弱消耗的現(xiàn)象，而模型表現(xiàn)為：

在該公式中，d代表自由空間傳播的范圍;λ則代表波長;f表示傳播單位千兆赫茲;c則表示傳播的光速m/s。由此可知，電磁波頻率越高，或是傳播范圍越大，那么在自由空間中的傳播消耗就越高，而傳播消耗越大，那么在終端信號接收的效率和功率也更低。而該模型則是在自由空間中最佳的狀態(tài)，同時也是其他多種傳播模型的相似公式。在開展移動通信設(shè)計以及改良過程中，必須要結(jié)合頻率的差異以及環(huán)境的變化來進(jìn)行傳播模型的改進(jìn)與檢測，以此來設(shè)計更加符合實際需求的傳播模型。

四、5G傳播模型路徑消耗的運算

在5G無線信號傳播過程中，其出現(xiàn)的消耗最大便是發(fā)射端與接收端之間的最大間距。路徑消耗和地質(zhì)環(huán)境、基站設(shè)備、資源配置、空氣媒介、基站高度、發(fā)射端高度、接收端高度等都有著直接性的聯(lián)系。結(jié)合路徑消耗的最大參數(shù)，利用傳播模型公式，能夠針對最大路徑展開路徑消耗預(yù)算，進(jìn)而為5G移動通信系統(tǒng)的建設(shè)提供基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

通過結(jié)合無線電傳播的特點和傳播過程中的媒介以及地質(zhì)環(huán)境特征，來進(jìn)行合理的選擇傳播模型是開展5G移動通信系統(tǒng)建設(shè)時必不可少的一項工作。因為5G在運用過程中頻率較高，而如今的傳播模型并不能很好地滿足其需求，所以必須要結(jié)合5G的傳播特點來對傳播模型進(jìn)行不斷的改進(jìn)與完善，保證其信號能夠穩(wěn)定傳播。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]王璇. 5G地面移動通信系統(tǒng)中電波傳播若干問題[D].西安電子科技大學(xué)，2015.

[2]李峻. 3G移動通信系統(tǒng)中基于TD-SCDMA傳播模型的研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2002.