无线网络仿真中的信道建模技术演进史

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2025-08-01

  信道建模作为无线网络仿真的核心技术基础,直接影响着仿真结果的准确性和可靠性。随着无线通信技术从1G发展到5G乃至正在研发的6G,信道建模技术也经历了持续的演进与革新。

  一、早期经验模型阶段

  1.1基础传播模型

  早期无线网络仿真主要采用基于大量实测数据,拟合出的简化经验模型:

自由空间传播模型:描述理想无遮挡环境下的路径损耗

平面大地模型: 考虑地面反射对路径损耗的影响(双线模型)

  对数距离路径损耗模型:引入距离衰减因子

  经验路损模型:如Okumura-Hata模型,针对宏蜂窝场景的经典模型

  1.2技术局限性

  仅考虑大尺度衰落,准确性差

  环境适应性差,应用场景较为单一

  无法反映多径效应,预测精度低

  二、统计性模型发展阶段

  2.1多径信道建模突破

  瑞利衰落模型:描述NLOS环境下的多径效应

  莱斯衰落模型:考虑LOS主径的多径环境

时延扩展模型:表征频率选择性衰落

多普勒频移:描述由收发端相对运动引起的频率偏移

  2.2标准化信道模型

ITU-RM.1225模型

3GPPSCM(空间信道模型)

  WINNER系列模型

  三、确定性模型兴起阶段

  3.1射线追踪技术应用

  几何光学法(GO)

一致性绕射理论(UTD)

SBR/弹跳射线法

  3.2混合建模方法

  确定性模型与统计模型结合

  大尺度与小尺度衰落联合建模

  时域-频域-空域多维建模

  • 高频段与大规模MIMO建模  

  大规模 MIMO信道模型:三维波束成形模拟

  现代无线网络仿真软件在信道建模方面的未来趋势:

  1.多尺度建模能力

  从厘米波到太赫兹全频段支持

  宏蜂窝与小蜂窝统一建模

  室内外一体化建模

  2.高精度计算优化

  GPU加速射线追踪

  云计算资源调度

  分布式并行计算

  3.标准化与开放性

  自定义模型接口

  数据交换格式统一

  无线网络仿真中的信道建模技术经历了从简单经验公式到复杂智能模型的演进过程。随着通信频段向更高频率拓展,应用场景日益复杂,信道建模技术将继续向更高精度、更强适应性和更智能化的方向发展。专业的仿真平台需要不断整合最新研究成果,为6G等未来通信技术的研发提供可靠的信道建模基础。

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