5G移动通信系统的传播模型研究
2019-03-27周岩
周岩
【摘要】 现阶段，我国通信行业正处于快速发展阶段，而5G移动通信系统也逐渐开始建设试验网。而在此过程中，进行5G移动通信系统传播模型的选择以及其传播特点进行评测则是至关重要的，3GPP机构为通信行业提供的相关协议中指出了在5G移动通信系统的匹配传播模型以及适用环境等。相较于4G传播模型，5G在运作过程中的传播间距以及传播损耗都需要开展进一步的研究。
【关键词】 5G 移动通信系统 传播模型
引言：在以往的移动通信系统建设过程中，所利用的传播模型多数为如今常用的传播模型，并且针对其传播模型进行不断的改进与完善，保证其数据准确性以及传播消耗的测试。针对传播模型的不断改进来保证其能够达到相关的运作要求，不过在实际运用过程中，因为传播模型的特点和适用性的差异，可能会出现多个传播模型在经过改进后还是会存在一定的区别。所以，对于不同的地质环境特征，来选择相关的5G传播模型，能够最大程度上保证5G移动信息系统规划设计的精准性。
一、5G移动通信系统传播模型的简介
无线传播模型的目的在于更加具体和精准地进行分析。在进行无线网络系统的设计阶段，传播模型主要有两大类，一类是直接通过电磁理念运算得出的模型，另一种则是利用多方面计算和测试的统计性模型。利用电磁理念运算得出的模型相对来说测试精准性更加显著，不过在运用时条件较为严苛，通常必须要具备精度较大的电子图纸，而且运算过程较为繁琐，运算时间较长，这种传播模型多数运用在仿真测试过程中。而统计性传输模型是一种相对来说较为完善的运算公式，而在实际运用过程中，影响电磁波传播的一些问题主要体现在天线高度过大、电磁波频率异常、传播距离过大、地质环境恶劣等，而这些问题都可以利用变量函数在传播消耗公式中进行运算。相對来说，统计性模型在运算时操作较为简便，不过其中参数的运用却有着一些约束，必须要保证对传输模型进行合理的调整。
二、无线信号的传播特点
若是在无线信号传播时没有障碍物，那么可以将其当做视距传播，而在实际传播过程中，不可避免地会出现各种各样的障碍物，使得无线信号从发射的位置传播到接收端点过程中并不能以视距传播的方式进行，而这种状态下，无线信号的传播模式分为散射和反射以及衍射等，而其中障碍物体的形状和性质都会对信号传播会发生反射还是散射产生直接影响。在无线信号传播过程中，反射和光的反射原理意义，当电磁波在撞到相对较大的物体时，会导致信号出现向另一个方向传播。在电磁波传输时，如果是通过孔状物体时，那么可能会导致与原本的方向发生偏移，这通常被叫做衍射现象，一般来说，具有尖边的障碍物都有可能会致使衍射现象的产生，而无线信号的频段越高，衍射现象就越细微。散射指的是无线信号出现不规则多方向的向外扩散，通常散射现象都会在无线信号传播时，碰到比信号更加细小的障碍物时产生。散射也与无线信号撞到的障碍物表面的光滑性有关，其一些表面非常粗糙的物体，在无线信号传输过程中出现散射现象的概率更大。
三、自由空间传播模型
自由空间指的是介电常数和相对磁导率比较一致且稳定的最佳传播空间，在此环境下，电磁波在传播过程中消耗处于最低值。而自由空间传播损耗指的是电磁波在传播过程中，因为传播时长以及传播范围的增加而导致的能量削弱情况。自由空间传播损耗其实也是球面波出现削弱消耗的现象，而模型表现为：
在该公式中，d代表自由空间传播的范围;λ则代表波长;f表示传播单位千兆赫兹;c则表示传播的光速m/s。由此可知，电磁波频率越高，或是传播范围越大，那么在自由空间中的传播消耗就越高，而传播消耗越大，那么在终端信号接收的效率和功率也更低。而该模型则是在自由空间中最佳的状态，同时也是其他多种传播模型的相似公式。在开展移动通信设计以及改良过程中，必须要结合频率的差异以及环境的变化来进行传播模型的改进与检测，以此来设计更加符合实际需求的传播模型。
四、5G传播模型路径消耗的运算
在5G无线信号传播过程中，其出现的消耗最大便是发射端与接收端之间的最大间距。路径消耗和地质环境、基站设备、资源配置、空气媒介、基站高度、发射端高度、接收端高度等都有着直接性的联系。结合路径消耗的最大参数，利用传播模型公式，能够针对最大路径展开路径消耗预算，进而为5G移动通信系统的建设提供基础。
五、结束语
通过结合无线电传播的特点和传播过程中的媒介以及地质环境特征，来进行合理的选择传播模型是开展5G移动通信系统建设时必不可少的一项工作。因为5G在运用过程中频率较高，而如今的传播模型并不能很好地满足其需求，所以必须要结合5G的传播特点来对传播模型进行不断的改进与完善，保证其信号能够稳定传播。
参 考 文 献
[1]王璇. 5G地面移动通信系统中电波传播若干问题[D].西安电子科技大学，2015.
[2]李峻. 3G移动通信系统中基于TD-SCDMA传播模型的研究[D].哈尔滨工程大学，2002.
