1.2 研究现状分析
近年来，常用的信道建模方法可以分为两类 :第一类是统计模型，它总结了 建筑地形的统计特性 （包括建筑物本身 ），这种无线传播的统计描述包括地形和多 次反射、散射、衍射的次数等；第二类是确定性射线跟踪模型，它利用了从地形 中各个障碍点到达接收机的多条射线进行直接计算， 在接收点统计多条射线， 以 得到接收信号的统计特性，包括幅度、相位等，这样得到的结果十分精确。第二 种方法在未对环境进行功率测量的情况下就可以进行建模，因此比较省时方便。
使用统计模型来对无线信道建模的研究分析比较早。最早出现的是瑞利模 型、莱斯模型和对数正态模型， 其中前面两个模型都是针对小尺度衰落而建立的， 而对数正态模型则是针对大尺度衰落而建立的。 后来随着人们对无线信道建模精 确性要求的提高，越来越多的统计混合模型出现了， 但都是以这三个模型为基础。
1960年 Nakagami.M 提出了以其名字命名的模型， 这种衰落信道模型适用性 十分广泛， 比瑞利、 莱斯和对数正态模型更适应复杂的环境， Suzuki 提出瑞利对 数正态模型， 该模型同时反映了大尺度衰落和小尺度衰落的特性， 描述了这样一 种传播场景， 在发射端发射的信号主波经过几次反射和衍射后， 达到了一个建筑 物密集的地方，主波由于当地物体的散射、衍射等的结果将会分为许多子路径。 模型令发射端到小区的路径服从对数正态分布， 因为路径经历了乘法效应； 而当 地路径由于是加性散射效应导致的， 服从瑞利分布； 这时接收信号的包括服从瑞 利一对数正态模型。
第一个移动信道多径统计模型是由 Ossana在1964年提出，它基于入射波和 建筑物表面随机分布的反射波相互干涉的原理。 但该模型假设在收发之间存在一 条直射路径， 且反射的角度局限于一个严格的范围之内， 所以该模型对于市区传 播环境来说，既不方便也不准确。后来 Clarke 建立了移动台接收信号场强的统 计特性是基于散射的统计模型，他认为接收端的电磁波由 N 个平面波组成，这 些平面波具有任意载频相位、 入射方位角及相等的平均幅度， Clarke 模型已经被 广泛使用。
以上都是针对小尺度衰落的统计模型， 在大尺度衰落的统计建模方面的研究 也很多，著名的有 Okumura模型、Hata模型和Lee模型等，1968年，Okumura[6]
等人根据在日本的大量测试数据统计出了以曲线图表示的 Okumura 模型，该模 型以准平坦地形大城市的中值场强或路径损耗作为参考， 对其他传播环境和地形 条件等因素分别以校正的形式进行修正。而
1980年，Hata[7]提出了适用于宏蜂
窝系统的路径损耗预测的经验模型。随后 Lee[8]于1982年提出了宏蜂窝和微蜂 窝两种模型，该模型的参数很容易在实测中得到，因此受到广泛欢迎。 1988年， 由 Walfish, Bertoni 合作开发的 Walfish-Bertoni 模型及其扩展模型〔 9][10] 主要用 于预测街道的平均信号场强， 该模型考虑了自由空间损耗、 路径传播的绕射损耗 以及屋顶和建筑物高度的影响。而 1993年提出的 Maciel-Bertoni-Xia 模型[10]及 其改进模型 [ 1 1 ]将路径的预测推广到允许基站天线高度低于屋顶平均高度一致 甚至低于屋顶高度的情况。
随着 MIMO 系统的提出，统计模型被广泛应用到该系统中，包括基于参数 的模型以、 基于相关性的模型和基于几何分布的模型。 其中， 比较完善的是基于 相关性的模型研究 [49], 3G 标准中已经有该类模型的研究。而且，近些年 3GPP-GPP2, COST273, IEEE802.XX等多个标准化机构己经完成了 MIMO信道统 计模型的讨论[33][34]，除此以外，很多公司如Luce nt, Nokia, Motorola等以及国 外及国内的大学也都在进行 MIMO 信道模型的研究。
而确定性模型由于其精确性也被研究学者们广泛研究， 其中最常用的就是射 线跟踪方法。 射线跟踪方法是将电磁波简化为射线来研究的技术， 它最初是基于 几何光学(GO)的原理，后来在上个世纪 50年代由J.B.Keller[12]在几何光学的基 础上建立了绕射一致性 (UTD) ，引入了附加的绕射射线以描述绕射现象，通过绕 射的精确分析， 我们就能够准确地考虑到电磁波的各种传播途径， 包括直射、 反 身寸、绕射和透射等。通过对射线分析维数的区分，射线跟踪可以分为 2D 射线 跟踪和 3D 射线跟踪方法。在研究射线跟踪方法的早期人们大都使用了二维 (2D) 方法，因为在微蜂窝传播环境中， 收发天线一般比周围的建筑物低， 从建筑物顶 端绕射至接收天线的射线很少， 在这种情况下射线跟踪就没有必要在三维空间中 进行，可以直接在城市的二维平面图内进行射线跟踪。 当在二维平面内找到一条 到达接收机的射线时， 在三维空间就有两条射线与其对应， 其中一条是多次墙面 反射路径，另外一
条是多次墙面反射和一次地面反射路径。 2D 射线跟踪方法的 优点是处理简单，可操作性强，但同时带来了精度的下降。近年来，根据精度需 要， 3D 射线跟踪方法也被大量应用，它真实地模拟了现实环境，在三维空间中 跟踪了每条可用的射线， 使得射线追踪结果更加精确 [[14-15], Come, Y 研究的 3D 射线跟踪模型可提供市区无线环境和大区域的快速 3D 确定性预测，该模型列出 了室外发射机设置的所有类型 （宏蜂窝、小蜂窝、微蜂窝和微小蜂窝 ），还有接收 机位置的所有类型 （地面的、屋顶的和高楼层的 ），还比较了 3D 方法与垂直平面 方法、2D射线跟踪的精确度。射线跟踪的算法又可以分为几种，主要有镜像法、 入射反弹射线法
（（SBR）等，其中镜像法是最常用的，简单且易计算。镜像法【16] 的基本原理
是 :用放置在所求场之外的假想点源来等效替代真实点源。该方法不 需要进行接收测试， 属于点到点的跟踪技术， 并能提供精确的结果， 但它在复杂 环境中选择镜像的散射体非常困难。SBR[17】的原理是：从发射端发射一条射线， 然后追踪这条射线是否撞上其他物体或者被接收端接收， 当撞上一个物体时就会 发生反射、 透射、衍射和散射等， 这些可以根据相撞物体的光电性质来计算其系 数，如果被接收端接收到，相应的就可以计算接收电场。 SBR 方法有可以具体 分为射线发射、接收和射线与物体的相交测试【 18]，发射射线方法又有很多种， 如发射球和发射管等。
射线跟踪已经被广泛应用到商业网络规划中。 在中国香港某运营商的 UMTS 商用网络的无线网络规划中， 考虑到该地复杂的无线传播环境， 为进行精确的网 络规划，获得准确地干扰预测，华为公司使用了 Volca no射线跟踪模型【19]，根 据射线跟踪模型的预测结果并结合话务分布情况，在尽可能利用该运营商原有 2G 网络站点和天馈配置的基础上，提出了 WCDMA 网络站点和天馈调整建议， 在网络建设时就直接依据网络规划的结果进行建站，得到了较好地网络规划效 果。
关于射线跟踪方法在 MIMO 系统中的应用，最著名的就是 EASY C 工程， 它主要研究了实际测试中的 COMP 传输，即协调多点传输【20-22]。在该项目中， 使用射线跟踪方法来对 MIMO 系统进行信道仿真并与实际测量相比较，结果表 明，在COMP环境中的SU-MIMO信道中，基于几何光学（GO）的射线跟踪仿真 器十分精确，而在 MU-comp-MIMO 的下行链路的射线跟踪仿真中，射线跟踪仿 真器依然很
移动衰落信道现状与发展
