一种改进的室内无线电波传播模型

无线电波传播特性主要取决于收发设备之间的距离，然而当电波传播环境复杂时，对数距离传播模型的预测误差较大。为了解决这一问题，提出了一种由传播距离和方位角共同确定的改进的室内无线电波传播模型，并以云南大学信息学院四楼局部区域为例对模型的有效性进行了仿真和验证。结果表明，所提出的模型能够比较准确地预测满足特定传播距离与方位角的区域的无线电波传播特性，并可以通过参数n的取值推断预测区域与在发射设备之间存在建筑墙体的数量。在发射场景1下对数距离传播模型的最大均方根误差为12 dB，所提模型仅为2 dB；在发射场景2下对数距离传播模型的最大均方根误差为25 dB，所提模型仅为5 dB。不同场景下得到相似的结论表明所提模型具有普适性，同时预测误差小表明其具有潜在的应用价值。

无线通信作为5G 时代最基本的通信技术，其数据信息主要是以无线电波为载体的形式在无线信道中来进行传输的[1]。因此，对信道建模以预测电波传播特性是构建无线通信的基础[2]。但由于无线信号在室内环境下的传播情况复杂多变，导致电波会以不同的传输形式到达接收点，从而使接收信号与发射信号并不相同。只有精确预测无线信号的传播特性， 才能为无线网络的设计、部署等提供合理的策略[3]。

目前，无线信道的建模方法主要可以分为三种[4]。即基于信道测量的统计性建模方法[5]；利用传播环境与电磁波传播理论来分析并预测的确定性建模方法[6]；以及介于上述两种方案，融合其优点，并降低复杂度的半确定性建模方法[7]。一般主流的建模方法为半确定和确定性的建模方法，此类方法是通过了解详细的信道环境信息，如地理特征、建筑结构、收发设备位置和材料特性等，对数据进行拟合建模的方式[8]。相比于统计性建模方法，此方法省去了大量的实测工作，仅通过传播环境实现对大范围内下的传播特性进行预测[9]。

然而在室内环境下， 构建能适用于复杂场景的电波传播模型是比较困难的[10]。

室内电波模型的构建一般采用的是对数距离路径损耗(Path Loss)模型， 它是通过构建发射源(TX)与接收源(RX)之间关于对数距离的一维函数， 来反映收发设备之间电波传播特性的一种电波传播模型[11]。

此类模型在无障碍物遮挡或空间建筑结构简单的空间环境中，预测精准度尚好，但随着环境的复杂模型会变得难以精确预测[12]。

RX 的接收信号受室内建筑环境的影响非常大[13]。例如，在与TX 相同距离的不同RX 处的路径损耗被认为是相同的，但在实际情况中，会因为室内建筑结构不同，导致相同距离的不同RX 处的路径损耗完全不同[14]。同时，传播与房间结构、墙体和频率等因素有关[15]，因此传统的一维对数距离路径损耗模型并不能对室内空间环境下的无线电波传播特性进行很好的预测。因此，如何构建一个能适用于室内复杂环境下的无线电波传播模型成为一个值得研究的问题。