如何使用三維數(shù)字地圖實現(xiàn)5G高頻混合信道模型

　　在近日舉行的ITU-R WP5D#25會議上，中國提出的基于三維數(shù)字地圖的混合信道模型，獲得國際電信聯(lián)盟ITU專家組認可，進入IMT-2020（5G）技術(shù)評估報告框架中，為5G標(biāo)準(zhǔn)的制定貢獻重要力量。根據(jù)ITU-R發(fā)布的IMT-2020（5G）工作計劃，面向全球的IMT-2020（5G）技術(shù)評估將于2018年全面展開。在評估工作開展之前，ITU-R需要預(yù)先完成關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)定義以及評估方法制定。在評估方法中，信道模型的選取至關(guān)重要，直接關(guān)系到未來新型5G空中接口技術(shù)能否通過評估，并被ITU-R所接受。我們都知道，信道建模嚴重依賴于信道測量，在海量的測試數(shù)據(jù)里進行分析、歸納、建模。我們在前面兩篇文章里詳細介紹了5G高頻的室內(nèi)室外豐富場景下的測試情況。良好的測試結(jié)果為我們對5G信道的建模打下了堅實的基礎(chǔ)。

　　圍繞5G大容量、高密度、以及關(guān)鍵場景應(yīng)用等需求，創(chuàng)新性地提出了一種基于數(shù)字地圖的混合信道模型，利用數(shù)字地圖技術(shù)建立三維信道電磁場環(huán)境，采用射線追蹤（Ray Tracing）模型和統(tǒng)計模型混合使用的方法，與真實信道電磁場環(huán)境更加接近，并且自然滿足高低頻域一致性，有效支撐5G新型空中接口技術(shù)的評估和仿真。傳統(tǒng)系統(tǒng)仿真方法主要基于抽象的場景定義，并不關(guān)注場景中具體建筑物的數(shù)據(jù)信息。而在5G場景尤其是高頻段、大帶寬下，要求對傳播信道在時間和空間維度進行更為精細化的建模。同時由于高頻電磁波波長更短，路徑損耗、穿透損耗、雨氧衰損耗等都遠高于低頻，大規(guī)模多天線、分布式天線、高增益窄波束賦型和跟蹤等應(yīng)用需求使得信道的空間-時間-頻率一致性、球面波效應(yīng)、站間信道相關(guān)性、雨氧衰特性等都成為了5G信道研究的重點方面。高頻電磁波波長更接近于光波波長，因此高頻無線電傳播需要同時考慮波動性和粒子性。5G高頻混合信道模型充分利用了幾何光學(xué)、幾何繞射理論等確定性電磁傳播和計算理論，通過對特定場景中的關(guān)鍵幾何體進行三維建模并給定電磁特性參數(shù)，利用射線追蹤技術(shù)首先識別出主要的傳播路徑，即信道中的主導(dǎo)分量。在此基礎(chǔ)上，進一步利用統(tǒng)計模型對散射等隨機影響因素部分進行補充，進而在保證較低復(fù)雜度的情況下獲得了完整的信道響應(yīng)信息。