5G信道模型

天空有滋味

一、信道模型

1、四大5G信道模型标准组织：3GPP、5GCM、METIS2020、mmMAGIC。

3GPP 36.873（V12.7.0）针对4G，频率为2GHz—6GHz。3GPP38.901（V14.3.0）针对5G，频率为0.5GHz—100GHz。两者均包括UMi、Uma、RMa、InH的LOS与NLOS不同场景。

2、大尺度衰落

主要有以下三种：

(1) Alpha-Beta-Gamma(ABG) Model

3GPP现行的3D信道模型，信道主要依据基站位置变化。

3个模型参数：为优化偏差(dB), 是路损因子，是路损随频率变化因子(GHz)。

(2) Close-in(CI) Model

该模型可用于所有UMi, Uma, InH的LOS和NLOS场景，主要基于Fariis。该模型鲁棒性和性能比ABG模型更好。只有一个模型参数路径损耗因子n。

是自由空间模型，参考距离为1(m), c为光速。

(3) Close-in with Frequency DependentExponent(CIF) Model

该模型作为CI模型的频率扩展模型在3GPP会议上被提出。

两个模型参数：b为频率斜率因子，为参考频率。

以上模型相比，ABG模型阴影衰落标准差变化较小，CI模型较适用于室外场景，CIF模型较适用于室内环境。应注意全向路径损耗模型不适用于定向天线系统，除非已知或可建模出天线空间特性和瞬时多径信道特性。

3、小尺度衰落

瑞利分布：不总是实值，尤其建模散射环境。

伽马分布：Nakagami-m衰落

log-normal分布。

4、天线增益模型

3GPP针对天线单元关于水平角和下倾角的天线模型。

Parameter	Values
Vertical cut of the radiation power pattern  (dB)
Horizontal cut of the radiation power  pattern (dB)
3D radiation power pattern (dB)
Maximum directional gain of an antenna  element GE,max	8 dBi

5、LOS与NLOS径概率

部分论文对接收信干噪比分析发现中断效应影响较小，为简化模型复杂度，忽略中断概率，仅考虑LOS与NLOS共存概率。

在UMi与UMa场景，LOS径概率主要采用模型，如3GPP模型：

  ()

鉴于本项目考虑波束对准，故信道建模时没有考虑波束形成增益。

存在问题

1：信道模型标准均基于UMa、UMi、RMa和InH等具体场景给出模型和参数，本项目针对的场景不清晰，普适情况仅能采取参数大约值，还原真实场景较困难。

2、5G信道建模论文采用Sub6G频段较少，采用毫米波28GHz/73GHz信道产生的信噪比值可能不准确。

3、需在信道模型复杂度与学习效果中折中。