5G移動通信系統的傳播模型研究

周巖

【摘要】??? 現階段，我國通信行業正處于快速發展階段，而5G移動通信系統也逐漸開始建設試驗網。而在此過程中，進行5G移動通信系統傳播模型的選擇以及其傳播特點進行評測則是至關重要的，3GPP機構為通信行業提供的相關協議中指出了在5G移動通信系統的匹配傳播模型以及適用環境等。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一步的研究。

【關鍵詞】??? 5G??? 移動通信系統??? 傳播模型

引言：在以往的移動通信系統建設過程中，所利用的傳播模型多數為如今常用的傳播模型，并且針對其傳播模型進行不斷的改進與完善，保證其數據準確性以及傳播消耗的測試。針對傳播模型的不斷改進來保證其能夠達到相關的運作要求，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，可能會出現多個傳播模型在經過改進后還是會存在一定的區別。所以，對于不同的地質環境特征，來選擇相關的5G傳播模型，能夠最大程度上保證5G移動信息系統規劃設計的精準性。

一、5G移動通信系統傳播模型的簡介

無線傳播模型的目的在于更加具體和精準地進行分析。在進行無線網絡系統的設計階段，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性更加顯著，不過在運用時條件較為嚴苛，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，這種傳播模型多數運用在仿真測試過程中。而統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在天線高度過大、電磁波頻率異常、傳播距離過大、地質環境惡劣等，而這些問題都可以利用變量函數在傳播消耗公式中進行運算。相對來說，統計性模型在運算時操作較為簡便，不過其中參數的運用卻有著一些約束，必須要保證對傳輸模型進行合理的調整。

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，那么可以將其當做視距傳播，而在實際傳播過程中，不可避免地會出現各種各樣的障礙物，使得無線信號從發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行，而這種狀態下，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都會對信號傳播會發生反射還是散射產生直接影響。在無線信號傳播過程中，反射和光的反射原理意義，當電磁波在撞到相對較大的物體時，會導致信號出現向另一個方向傳播。在電磁波傳輸時，如果是通過孔狀物體時，那么可能會導致與原本的方向發生偏移，這通常被叫做衍射現象，一般來說，具有尖邊的障礙物都有可能會致使衍射現象的產生，而無線信號的頻段越高，衍射現象就越細微。散射指的是無線信號出現不規則多方向的向外擴散，通常散射現象都會在無線信號傳播時，碰到比信號更加細小的障礙物時產生。散射也與無線信號撞到的障礙物表面的光滑性有關，其一些表面非常粗糙的物體，在無線信號傳輸過程中出現散射現象的概率更大。

三、自由空間傳播模型

自由空間指的是介電常數和相對磁導率比較一致且穩定的最佳傳播空間，在此環境下，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削弱消耗的現象，而模型表現為：

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，同時也是其他多種傳播模型的相似公式。在開展移動通信設計以及改良過程中，必須要結合頻率的差異以及環境的變化來進行傳播模型的改進與檢測，以此來設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，其出現的消耗最大便是發射端與接收端之間的最大間距。路徑消耗和地質環境、基站設備、資源配置、空氣媒介、基站高度、發射端高度、接收端高度等都有著直接性的聯系。結合路徑消耗的最大參數，利用傳播模型公式，能夠針對最大路徑展開路徑消耗預算，進而為5G移動通信系統的建設提供基礎。

五、結束語

通過結合無線電傳播的特點和傳播過程中的媒介以及地質環境特征，來進行合理的選擇傳播模型是開展5G移動通信系統建設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，所以必須要結合5G的傳播特點來對傳播模型進行不斷的改進與完善，保證其信號能夠穩定傳播。

參? 考? 文? 獻

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

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