【摘 要】
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随着移动通信数据流量的巨幅增长,现有的第四代移动通信系统的频带已经不能满足人们的需求。第五代移动通信系统(The Fifth Generation Mobile Communication System,5G)应运而生。为了完善现有的5G基站部署体系架构并对商用5G之后未来后5G(Beyond 5G,B5G)移动通信系统进行高效的网络规划,本文引入抛物方程(Parabolic Equation,P
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随着移动通信数据流量的巨幅增长,现有的第四代移动通信系统的频带已经不能满足人们的需求。第五代移动通信系统(The Fifth Generation Mobile Communication System,5G)应运而生。为了完善现有的5G基站部署体系架构并对商用5G之后未来后5G(Beyond 5G,B5G)移动通信系统进行高效的网络规划,本文引入抛物方程(Parabolic Equation,PE)方法分析电波信号在未来移动通信下的传播特性,对其在典型环境下的传播特性进行理论建模与仿真。首先,对PE方法进行理论研究。分别从二维波动方程和三维波动方程出发,研究PE表达式的近似形式,并以最流行的分步步进算法对PE进行求解。为进一步确定解的唯一性,着重分析电波传播的上下边界问题,从中导出了新型的处理地形的PE模型。基于此,推导出对在电波传播计算中使用到的路径损耗计算公式,从而有效解释了无线电波在大气中的几种传播机制。其次,对给定的环境地图进行加工,形成实际地形数据。在地图数据处理软件Global Mapper平台下,将仿真场景分为三类(陆地平坦地形场景、密集建筑物场景、陆海交界场景)。并将本文提出的模型与几种常见的PE方法处理的地形模型(包括地形掩蔽模型、边界偏移模型、分段线性移位映射模型)对该数据进行匹配分析。结果表明,本文提出的模型具有更高的适用性。最后,为验证本文方法的正确性,将本文模型与国际电信联盟方法进行对比。并具体针对5G的5.0GHz和B5G的42.5GHz频段,在三种典型场景(陆地平坦地形场景、密集建筑物场景、陆海交界场景)下分别进行了仿真,并分别从纵向剖面传播和水平区域覆盖这两个维度进行仿真说明,应用大、小尺度传播的理论来对电波传播特性进行分析。结果证明,本文所使用的方法相较于传统路径损耗模型具有相当大的优势,并满足工程应用需要。本文提出的模型和传统的传播模型相比,具有电波传播特性可视化的特点,更适合于工程应用。该模型所涉及的实际地形数据的生成方法对于地形没有限制,具有普适性;对B5G移动通信中的无线小区的高效规划具有一定的前瞻指导意义。
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