龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
无线信道建模方法综述
作者：朱春华 姚金魁 杨铁军 来源：《无线互联科技》2015年第16期
摘要：通过信道建模以预测电波传播特性是构建无线通信的基础。文章简要介绍了统计性和半确定性建模方法，较为详细的论述了确定性建模方法，并概述了各方法的主要分类，列举了各类型中经典的信道模型，最后指出了3种方法的优缺点。 关键词：无线通信；信道建模；研究方法
无线通信数据信息主要是以无线电波为载体通过无线信道来传输的，由于无线信道所在环境复杂多变，这就导致电波会以不同的传输方式（直射、反射、散射等）到达接收点，从而使接收信号与发射信号并不相同。因此，只有精确预测无线信号的电波传播特性，例如路径损耗（path loss）和延迟扩展（phase delay），才能为无线网络提供合理设计、部署和管理策略。无线信道模型是对无线信道的一个抽象描述，它能够很好的反映实际环境中信号的传输规律，为无线网络的规划优化、无线系统的设计、测试和定型提供重要的参考依据，已经成为近年来研究的热点。
截至目前，对无线信道的研究已取得了巨大的成果。通过总结可以得出，无线信道建模的方法可以分为3种，即统计性建模方法、确定性建模方法以及半确定性建模方法。 1.统计性建模方法
统计性建模方法也称为参数建模法，主要依赖于信道测量，是基于无线信道的各种统计特性建立的信道模型。该方法通过对某一区域进行实际测量，从大量的实测数据中归纳出信道各种重要的统计特性，来得到无线传播的经验公式，并以此运用到实际传播环境中其他建筑材料结构相似的区域。
统计性建模方法可细分为参数化的实际统计建模方法和基于物理传播的理论建模方法。参数化统计建模方法将接收信号视为许多电磁波的迭加，以构建信道衰落的特征。将通过直射、反射和散射等方式传播的射线用幅度、时间、空间三维坐标上的脉冲序列来表示，直接对时延扩展、多普勒扩展和角度扩展等参数进行建模。这类模型有广义平稳非相关散射（WSSUS）模型和Clarke模型。基于物理传播的理论建模方法通过描述传播环境中存在的散射体的统计分布，利用电磁波传播的基本规律构建衰落信道模型。该方法主要应用在MIMO信道的研究中，主要借助一些重要物理参数如到达角（AOA）、离开角（AOD）与到达时间（TOA）等描述信道特征与散射分布。
根据无线信道测量的侧重点和所采取的方法的不同，统计性建模又可以分为信道冲激响应建模和随机信道建模。信道冲激响应建模侧重于无线信道多径衰落，建立的模型多为抽头延迟
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
线模型。这类模型包括S-V模型、SIRCIM模型、△-K模型等，分别适用于不同类型的环境。随机信道建模法多用于窄带通信系统的建模，主要是预测一个大范围内的信号强度变化规律或概率密度函数。这类模型主要有目前比较成熟的瑞利衰落模型、莱斯衰落模型以及对数正态衰落模型、Suzuki模型、Clarke模型，将莱斯模型和对数正态衰落模型进行组合的莱斯对数正态模型等。
2.确定性建模方法
确定性建模方法是利用传播环境的具体地理和形态信息，依据电磁波传播理论或者光学射线理论来分析并预测无线传播模型。该方法要求得到非常详细的信道环境信息，如地理特征、建筑结构、位置和材料特性等，环境描述的精度越高，确定性模型越接近实际传播情况。与统计性建模的主要区别是确定性建模不需要进行大量的实测，只需传播环境的详细信息就可对信号的传播做出较为精准的预测。由于计算量的限制，确定模型方法大多应用于如室内等较小范围的信道建模。常用的确定性建模方法包括射线跟踪法和时域有限差分法（FDTD）。 2.1射线跟踪法
射线跟踪方法最早出现在20世纪80年代初，常用于近似估算高频电磁场。它的基本原理是几何光学（Geometric Optic），认为电磁波的能量可以通