近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段無(wú)線信道測(cè)量與建模

近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段無(wú)線信道測(cè)量與建模目錄1.內(nèi)容概覽................................................2

1.1研究背景和意義.......................................2

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.......................................3

1.3本文工作內(nèi)容概述.....................................5

2.近岸海洋無(wú)線通信環(huán)境特點(diǎn)................................6

2.1近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景的特點(diǎn)...............................7

2.26GHz以下頻段在近岸環(huán)境的傳播特性和挑戰(zhàn)...............8

3.無(wú)線信道測(cè)量的方法與工具................................9

3.1通道測(cè)量系統(tǒng)的配置..................................11

3.2測(cè)量方法和技術(shù)......................................12

3.3數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制..................................14

4.無(wú)線信道建模基礎(chǔ).......................................15

4.1無(wú)線信道的物理模型..................................16

4.2時(shí)域和頻域信道建模..................................18

4.3空間相關(guān)性在信道建模中的角色........................19

5.近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段的測(cè)量結(jié)果.................20

5.1測(cè)量數(shù)據(jù)收集和分析..................................22

5.2環(huán)境因素對(duì)信道特性的影響............................23

6.無(wú)線信道建模...........................................24

6.1基于物理模型的信道模型..............................25

6.2混合模型的選擇與應(yīng)用................................26

6.3信道模型的驗(yàn)證和測(cè)試................................28

7.應(yīng)用場(chǎng)景探討...........................................28

7.1近岸海洋監(jiān)測(cè)和通信..................................30

7.2海洋探測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)的無(wú)線通信........................31

7.3海洋油氣勘探的無(wú)線通信需求..........................33

8.結(jié)論與展望.............................................34

8.1研究工作的總結(jié)......................................35

8.2研究工作面臨的挑戰(zhàn)..................................35

8.3未來(lái)的研究方向與展望................................371.內(nèi)容概覽本研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：首先，我們將闡述海陸過(guò)渡帶無(wú)線信道的物理特性，以及其在頻譜范圍內(nèi)對(duì)無(wú)線通信性能的影響。我們將詳細(xì)介紹我們采用的測(cè)量技術(shù)和測(cè)量設(shè)備，并對(duì)測(cè)量過(guò)程中的關(guān)鍵因素和考慮點(diǎn)進(jìn)行闡述。我們將展示測(cè)量數(shù)據(jù)和初步的分析結(jié)果，并探討這些結(jié)果如何為無(wú)線信道建模提供支持。建模部分將基于測(cè)量數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)信道模型，旨在精確描述不同傳播條件下的信號(hào)損耗和延遲擴(kuò)展。我們會(huì)利用自適應(yīng)方法和先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)來(lái)推導(dǎo)出信道矩陣，并評(píng)估預(yù)測(cè)模型在不同場(chǎng)景下的精度和魯棒性。我們還將討論這些信道模型的潛在應(yīng)用，包括在移動(dòng)通信、衛(wèi)星導(dǎo)航和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。本報(bào)告將包括一個(gè)結(jié)論部分，總結(jié)我們的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也提出未來(lái)研究的潛在方向。整體的目的是提升對(duì)近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中無(wú)線信號(hào)傳播的理解，并為相關(guān)的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供實(shí)證支持。1.1研究背景和意義隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展以及萬(wàn)物互聯(lián)的需求不斷增長(zhǎng)，近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景通信成為一個(gè)重要的研究方向。由于海陸復(fù)雜環(huán)境對(duì)信號(hào)傳播的影響，傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)難以滿足高速、低延遲、高可靠性的需求。在近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景，海洋環(huán)境對(duì)無(wú)線信道的特征產(chǎn)生顯著影響，海浪、海霧、水體的衰減等因素都會(huì)導(dǎo)致信道衰落、頻率選擇性衰落等問(wèn)題，進(jìn)而影響通信性能。近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景擁有多種復(fù)雜地貌和結(jié)構(gòu)，如海岸線、港口、島嶼等，進(jìn)一步增加了信道建模的復(fù)雜度。深入研究近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段無(wú)線信道的測(cè)量與建模具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值：理論意義:該研究有助于我們更全面地理解無(wú)線信道在復(fù)雜海陸環(huán)境中的特性，為新型無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。應(yīng)用價(jià)值:準(zhǔn)確建模近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段無(wú)線信道，能夠?yàn)榇?、無(wú)人機(jī)、海上基站等設(shè)備的定位、通信定制產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而提高通信可靠性和性能。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在無(wú)線信道的測(cè)量與建模領(lǐng)域，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究成果不斷涌現(xiàn)，主要推動(dòng)因素包括信道傳播特性復(fù)雜性的提升、新興移動(dòng)通信系統(tǒng)的問(wèn)世和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署需求的多樣化。歐盟的HSDPA項(xiàng)目是無(wú)線信道建模的一個(gè)早期嘗試，主要關(guān)注城市環(huán)境下的信道特性。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)局（ETSI）頒布了一系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同場(chǎng)景的無(wú)線信道進(jìn)行了規(guī)范性的建模。美國(guó)的3GPP項(xiàng)目則專注于全球協(xié)調(diào)的信道模型開(kāi)發(fā)，對(duì)線狀、街道場(chǎng)景及室內(nèi)辦公環(huán)境等場(chǎng)景下的信道進(jìn)行了詳細(xì)研究和建模，并依據(jù)這些研究成果制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）也在同一時(shí)期啟動(dòng)了多項(xiàng)研究，旨在構(gòu)建全球統(tǒng)一的信道模型。北美以及亞太地區(qū)的一些國(guó)家和地區(qū)也開(kāi)展了各自的無(wú)線信道模型研究。特別是在近岸地區(qū)，由于其海陸結(jié)合的特性，信道的傳播行為尤為復(fù)雜多變。近岸區(qū)段信道模型受到了學(xué)者們的高度重視，歐洲學(xué)者提出了一個(gè)包含ITU的ITURP.840信道模型在內(nèi)的有關(guān)從海向陸的信道變化模型。美國(guó)、日本等國(guó)也在這一領(lǐng)域投入了大量精力，針對(duì)不同海域特定環(huán)境開(kāi)發(fā)了詳盡的海陸結(jié)合區(qū)段信道模型。這些模型不僅考慮了多種反射體（包括水、海面、植被和高樓）對(duì)信道特性的影響，還給定了很多相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性，為實(shí)際信道測(cè)量與模擬提供了理論支持。隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，信道模型也在不斷演變，涵蓋了更多不同的場(chǎng)景、環(huán)境和場(chǎng)合。IEEE標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)域中農(nóng)業(yè)機(jī)器人和無(wú)人機(jī)等的農(nóng)村寬帶接入提出了相關(guān)信道測(cè)量和建模需求。IEEE標(biāo)準(zhǔn)中定義了一個(gè)基于車輛的移動(dòng)信道模型，其主要用于戰(zhàn)術(shù)頻段的農(nóng)村寬帶服務(wù)中的移動(dòng)信道分析。IEEE通過(guò)在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)周圍形成通信鏈的活動(dòng)區(qū)域來(lái)確定通信范圍及傳播行為，融合移動(dòng)圖文制獨(dú)特的物理特性進(jìn)行信道建模。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)專用項(xiàng)目和區(qū)域經(jīng)濟(jì)合作項(xiàng)目支持了大量的無(wú)線信道傳播特性研究和模型開(kāi)發(fā)工作。很多國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和高校也加入了對(duì)近岸信道傳播特性的研究，涵蓋了孤立建筑物作用下的信道特性及群樓群房背景下的信道特性等關(guān)鍵點(diǎn)的研究。同時(shí)，為信道的準(zhǔn)確測(cè)量和有效建模提供指導(dǎo)。國(guó)外對(duì)無(wú)線信道的研究已經(jīng)形成了較為完善的體系，輻射了各個(gè)頻段及各種場(chǎng)景。我國(guó)在無(wú)線信道研究領(lǐng)域也付出了巨大努力，特別是在新興技術(shù)研發(fā)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定方面，具備了一定的國(guó)際影響力。關(guān)于近岸海陸結(jié)合區(qū)域的6GHz以下頻段無(wú)線信道的測(cè)量與建模工作將繼續(xù)深化，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和無(wú)線資源調(diào)度提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。1.3本文工作內(nèi)容概述在無(wú)線信道測(cè)量方面，本文系統(tǒng)地收集了近岸海陸結(jié)合區(qū)域內(nèi)的無(wú)線信號(hào)傳播數(shù)據(jù)，包括信號(hào)強(qiáng)度、頻率選擇性、多徑效應(yīng)等關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)深入分析這些數(shù)據(jù)，揭示了該場(chǎng)景下無(wú)線信道的典型特征和變化規(guī)律。在建模方面，本文基于測(cè)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建了一套適用于近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景的無(wú)線信道模型。該模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和描述該場(chǎng)景下的無(wú)線信道特性，為無(wú)線通信系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供了有力的理論支撐。本文還對(duì)比了不同模型和方法的優(yōu)缺點(diǎn)，驗(yàn)證了所提模型的有效性和優(yōu)越性。通過(guò)本文的研究，不僅豐富了近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景下的無(wú)線信道測(cè)量與建模的理論和方法體系，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了有益的參考和借鑒。2.近岸海洋無(wú)線通信環(huán)境特點(diǎn)近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景下的無(wú)線通信環(huán)境受到多種因素的影響，尤其是當(dāng)無(wú)線信號(hào)的頻率低于6GHz時(shí)。在這種環(huán)境中，無(wú)線信號(hào)與水面、土壤、植被、建筑物以及海洋自身的特性相互作用，導(dǎo)致信號(hào)的傳播特性與陸地環(huán)境有所不同。水體的存在對(duì)低頻無(wú)線信號(hào)的傳播產(chǎn)生了顯著影響，水是一種導(dǎo)電介質(zhì)，能夠反射、吸收和散射無(wú)線電波。在水面附近，無(wú)線電波的反射使得信號(hào)能夠深入水下傳播，這對(duì)于水下通信設(shè)備的部署尤為重要。水體還可能產(chǎn)生波導(dǎo)效應(yīng)，使得波束在較深的水層中傳播。土壤和植被的性質(zhì)也會(huì)影響信號(hào)的傳播，植被覆蓋可以吸收無(wú)線電波，并可能導(dǎo)致多徑效應(yīng)，影響信號(hào)的傳播路徑。土壤的種類和濕度也會(huì)改變信號(hào)傳播的阻抗，從而影響信號(hào)的傳播距離和速度。建筑物和海岸線也會(huì)對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳播產(chǎn)生影響，建筑物的高低和布局可以形成多個(gè)反射面，導(dǎo)致信號(hào)的多次反射和散射。海岸線的傾斜和地形的變化也會(huì)改變信號(hào)傳播的路徑和角度。海洋氣象條件，如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、潮汐和波浪等，都會(huì)對(duì)信號(hào)的傳播特性產(chǎn)生影響。這些氣象條件不僅可以改變水體的特性，還會(huì)影響空氣中氣溶膠的分布，從而改變無(wú)線電波的傳播特性。近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景下無(wú)線信道的測(cè)量與建模是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要考慮多種自然環(huán)境要素和物理效應(yīng)，以準(zhǔn)確描述和預(yù)測(cè)信號(hào)的傳播特性。2.1近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景的特點(diǎn)近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景是無(wú)線信道研究中一種復(fù)雜多變的環(huán)境，其特性與沿海灘涂、海洋、陸地等多個(gè)區(qū)域相互交織，呈現(xiàn)出獨(dú)特和挑戰(zhàn)性的特征：多重散射介質(zhì):近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景包含水體、沙灘、巖石、建筑物等多種不同的散射介質(zhì)。這些介質(zhì)對(duì)信號(hào)傳播具有不同的影響，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)路徑復(fù)雜化，衰落嚴(yán)重。高度時(shí)變性:潮汐變化、波浪起伏、水面風(fēng)矢量等海洋環(huán)境因素會(huì)不斷改變近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景的特性，導(dǎo)致發(fā)射接收信道發(fā)生劇烈變化，大幅度影響系統(tǒng)性能。傳播路徑動(dòng)態(tài)性:水深、沙灘傾角、港口航道、碼頭結(jié)構(gòu)等因素都會(huì)影響信號(hào)的傳播路徑，導(dǎo)致信道路徑的動(dòng)態(tài)變化。多信道特性:由于地形復(fù)雜和信號(hào)路徑多樣化，近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景通常存在多徑效應(yīng)，形成多個(gè)信號(hào)反射路徑，導(dǎo)致信道幅度和相位復(fù)雜變化。頻譜空域資源復(fù)雜:海陸結(jié)合場(chǎng)景需要考慮不同頻段對(duì)水體、沙灘、建筑物的衰減和散射特性，以及考慮空域資源的利用效率。2.26GHz以下頻段在近岸環(huán)境的傳播特性和挑戰(zhàn)同時(shí),由于海水同架空環(huán)境間介電常數(shù)與磁導(dǎo)率差異較大,當(dāng)電磁波經(jīng)過(guò)海表面?zhèn)鬏敃r(shí),會(huì)經(jīng)歷較為劇烈的全反射和渡越效應(yīng),使信號(hào)品質(zhì)受到顯著影響。海浪活動(dòng)也會(huì)因波峰和波谷的交替變化產(chǎn)生周期性衰減,不能穩(wěn)定精確地預(yù)測(cè)信道傳播的特性。此外,由于沿海地區(qū)常存在地球磁場(chǎng)局域效應(yīng)的影響,導(dǎo)致潛在地存在著單側(cè)性傳播特性,從而可能導(dǎo)致特定環(huán)境下接收到信號(hào)的局部弱化。而在局域多建筑的區(qū)域內(nèi),海陸的交界面不僅能夠?qū)νㄐ判盘?hào)產(chǎn)生隔斷,而且可能由于建筑物的屋角反射和陰影效應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)斷裂和節(jié)能厘米級(jí)分辨率的空間多徑分布。除此之外,沿海地區(qū)的植被對(duì)電磁波傳播也有特定的影響。茂密的沿海植被能夠帶來(lái)衰減效應(yīng),但同時(shí)樹(shù)木圍成的通道又可能為電磁波帶來(lái)輕微的導(dǎo)波作用。由于樹(shù)木或植被覆蓋,沿海地區(qū)的信號(hào)傳播特性會(huì)比內(nèi)陸較為復(fù)雜。在6GHz以下頻段在近岸環(huán)境的傳播特性和挑戰(zhàn)中,必須考慮多種傳播現(xiàn)象的同時(shí)作用,這些包括大氣折射,海水表面不同類型的瑞利散射以及森林和植被冠層后的衰減和導(dǎo)波效應(yīng)。為此,制定對(duì)6GHz以下頻段臨近番茄醬環(huán)境傳播特性精確測(cè)定與建模的方法非常重要。這包括投入先進(jìn)的無(wú)線信道探測(cè)設(shè)備,穿過(guò)不同建筑物和地表覆蓋深化研究電磁波的傳播軌跡與特性。此外,應(yīng)針對(duì)各種傳播模型改進(jìn)和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),提供給海事通信領(lǐng)域內(nèi)必定圍繞技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生的精準(zhǔn)模型適配規(guī)則與方法。只有這些結(jié)合地進(jìn)行,才能為目前6GHz以下頻段的通信系統(tǒng)提供有力的支持和保障,確保其在海陸頻繁轉(zhuǎn)換且信道條件復(fù)雜的地區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行。3.無(wú)線信道測(cè)量的方法與工具信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量：通過(guò)無(wú)線電信號(hào)測(cè)試儀，在指定位置測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)度，包括接收信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）和發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度。RSSI是衡量無(wú)線信道質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，其變化可以反映出信道的衰減特性和干擾情況。傳播損耗預(yù)測(cè)：基于測(cè)量得到的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，利用理論模型或經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)信號(hào)在自由空間中的傳播損耗。這有助于我們估計(jì)無(wú)線信道在不同距離上的性能。多徑效應(yīng)模擬：考慮到近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中可能存在的多徑效應(yīng)，我們采用了專業(yè)的射頻仿真軟件來(lái)模擬信號(hào)的傳播路徑和衰落特性。這有助于我們更準(zhǔn)確地理解信道的實(shí)際情況。數(shù)據(jù)融合與分析：將來(lái)自不同測(cè)量設(shè)備和方法的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過(guò)數(shù)據(jù)分析工具對(duì)信道特性進(jìn)行全面評(píng)估。這包括信道帶寬、頻率選擇性、干擾水平等多個(gè)維度。無(wú)線電信號(hào)測(cè)試儀：采用高精度的無(wú)線電信號(hào)測(cè)試儀，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析6GHz以下頻段的無(wú)線信號(hào)。該設(shè)備能夠提供準(zhǔn)確的RSSI數(shù)據(jù)和信號(hào)波形信息。射頻仿真軟件：利用專業(yè)的射頻仿真軟件，如ADS、HFSS等，對(duì)無(wú)線信道進(jìn)行建模和仿真分析。這些軟件能夠模擬信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境中的傳播特性，幫助我們深入了解信道的性能。數(shù)據(jù)分析工具：采用數(shù)據(jù)處理和分析工具，如Excel、MATLAB等，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和可視化展示。這些工具能夠幫助我們更直觀地理解信道特性，并為后續(xù)建模提供有力支持。通過(guò)綜合運(yùn)用多種測(cè)量方法和工具，我們能夠全面、準(zhǔn)確地獲取近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段無(wú)線信道的測(cè)量數(shù)據(jù)，并為后續(xù)的信道建模和分析奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3.1通道測(cè)量系統(tǒng)的配置發(fā)射天線：應(yīng)具備良好的方向性和匹配頻率能力，以確保信號(hào)準(zhǔn)確傳輸。接收天線：同樣要求具備方向性和匹配頻率能力，而其方向性應(yīng)與發(fā)射天線對(duì)應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)天線（或開(kāi)放天空天線）：用于校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，確保天線增益和阻抗的真實(shí)性能被正確捕獲。采樣示波器：用于捕獲和分析無(wú)線信號(hào)的特征，如路徑對(duì)數(shù)延遲（Pathloss）、到達(dá)角（AOA）、時(shí)間延遲相對(duì)性（TimeDifferenceofArrival,TDOA）等。信號(hào)處理工具：例如信號(hào)到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，用于在無(wú)線電信號(hào)到達(dá)接收端后被數(shù)字化處理。對(duì)于特定場(chǎng)景，可能需要模擬特定的環(huán)境條件（如風(fēng)速、水質(zhì)、潮汐、水面反射等），以確保測(cè)量的場(chǎng)景能在真實(shí)條件下重現(xiàn)。全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器：用于記錄測(cè)量的確切時(shí)間和位置信息，這有助于將測(cè)量數(shù)據(jù)與特定地理位置關(guān)聯(lián)。輻射防護(hù)裝備：在較高功率水平下的測(cè)量中，保證操作人員的安全至關(guān)重要。移動(dòng)電池組：在戶外測(cè)量時(shí)，電力供應(yīng)可能不穩(wěn)定，因此便攜式電池組是必不可少的。一個(gè)高效的測(cè)量系統(tǒng)需要綜合考量這些組件，以確保數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。為了精確地模擬各種可能的近岸環(huán)境條件，可能還需要額外的設(shè)備或軟件模塊來(lái)優(yōu)化測(cè)量結(jié)果。3.2測(cè)量方法和技術(shù)在實(shí)施信道測(cè)量之前，首先需搭建符合ITU標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量平臺(tái)，包括高度可控的天線系統(tǒng)、收發(fā)信機(jī)、數(shù)據(jù)采集與處理工作站等設(shè)備。這些設(shè)備和工具應(yīng)能滿足不同環(huán)境下的測(cè)量需求，確保數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。在確定測(cè)量環(huán)境時(shí)，應(yīng)選擇適合“近岸海陸結(jié)合”特征的地點(diǎn)。這通常意味著在距離沿海比你不遠(yuǎn)、地形較為平坦的沙灘、沙堤或巖石海岸等區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)潮汐數(shù)據(jù)選擇影響力較小的時(shí)間段進(jìn)行測(cè)量。為了確保各次測(cè)量結(jié)果的可比性和一致性，需要保持測(cè)量條件的一致性，例如：時(shí)間（日間、夜間或特定的潮汐階段）、地點(diǎn)、氣候條件（涉及溫度、濕度、風(fēng)速等）等。信道測(cè)量主要采用直接路徑測(cè)量法和間接路徑測(cè)量法，直接路徑測(cè)量法是指使用旌旗標(biāo)設(shè)備，直接測(cè)量電磁波從發(fā)射端到接收端距離最近的傳輸路徑上的信號(hào)衰減，并記錄信號(hào)狀態(tài)（如強(qiáng)度、相位等）的數(shù)據(jù)采集技術(shù)。間接路徑測(cè)量法指的是利用已知的測(cè)量標(biāo)定結(jié)果，進(jìn)行信號(hào)傳播預(yù)測(cè)的方法，包括場(chǎng)景模擬、維度擴(kuò)展模型等。這些技術(shù)能夠模擬出電磁波在復(fù)雜環(huán)境（如由地形、水體、建筑等構(gòu)成的空間）中的傳播路徑和衰減情況。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，可通過(guò)移動(dòng)接收端在不同位置進(jìn)行靜態(tài)和非靜態(tài)測(cè)量，測(cè)量軌跡應(yīng)涵蓋海陸交接的混合區(qū)域，以捕捉不同地形條件下無(wú)線信號(hào)的特性變化。還應(yīng)記錄精確的位置信息和同步GPS時(shí)間戳，確保數(shù)據(jù)在后續(xù)分析處理中的時(shí)序跟蹤。構(gòu)建準(zhǔn)確的信道模型，需通過(guò)大量測(cè)量數(shù)據(jù)與信道參數(shù)模擬計(jì)算相結(jié)合的方式進(jìn)行。信道測(cè)量所得的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后輸入到信道模擬器中，將環(huán)境特性（如海陸邊界、地形起伏、固定障礙物分布）轉(zhuǎn)換成可計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波在實(shí)際環(huán)境中傳播特性的動(dòng)態(tài)模擬。建模過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮多普勒頻移效應(yīng)對(duì)傳輸特性的影響，確保信道模型能夠適當(dāng)?shù)孛枥L出動(dòng)態(tài)環(huán)境下的無(wú)線傳播特性。仿真交互是一個(gè)循環(huán)迭代的過(guò)程，需通過(guò)不斷的測(cè)量數(shù)據(jù)更新和修正模型參數(shù)，保證模型能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同頻率下無(wú)線信號(hào)的傳播特性。3.3數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩選，剔除明顯異常值、干擾信號(hào)和無(wú)效數(shù)據(jù)，例如信號(hào)強(qiáng)度過(guò)低、頻率不穩(wěn)定等。不同天線、不同測(cè)量的同一頻率下的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，找出偏差并進(jìn)行必要的校正，確保數(shù)據(jù)的一致性。利用歷史數(shù)據(jù)或參考模型對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，剔除人為操作誤差和環(huán)境影響。對(duì)篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算信道參數(shù)如路徑損耗、多普勒頻移、信干噪比等。研究信道特性隨距離、地形、環(huán)境等因素變化趨勢(shì)，并歸納出信道模型的適用范圍。利用獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或模擬結(jié)果對(duì)建模結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，評(píng)估模型的精度和適用性。4.無(wú)線信道建?；A(chǔ)無(wú)線信道建模是探討和理解電磁波信號(hào)在無(wú)線環(huán)境中傳播特性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)精確建立無(wú)線信道模型，工程師和研究者能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)無(wú)線信號(hào)的傳輸質(zhì)量、衰減，以及多路徑效應(yīng)，進(jìn)而優(yōu)化無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在無(wú)線傳輸中，信號(hào)會(huì)經(jīng)歷不斷的直射、反射和散射，形成多個(gè)傳播路徑。這些路徑由于不同的傳播損耗和傳播延遲，導(dǎo)致了信號(hào)的幅度和相位發(fā)生隨機(jī)變化，即多路徑效應(yīng)。接收端在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)入不同的電波陰影區(qū)域也會(huì)引起信號(hào)強(qiáng)度的變化，即陰影衰落。理解和量化多路徑效應(yīng)與陰影衰落是信道建模的基礎(chǔ)。信道建模需要考慮多種環(huán)境因素，如地形、建筑物的布局、植被覆蓋等。各種建模技術(shù)如經(jīng)典的瑞利分布（適用于平坦環(huán)境）和衰減系數(shù)模型（描述信號(hào)在大氣中的吸收和散射），以其嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，成為建立信道模型常用的技術(shù)手段。信道的統(tǒng)計(jì)特性，包括平均接收信號(hào)電平、多路徑分量的數(shù)目和強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特性等，對(duì)實(shí)際通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)信道特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模，工程師能夠預(yù)測(cè)信號(hào)在不同環(huán)境下的性能表現(xiàn)，并據(jù)此優(yōu)化天線、發(fā)射功率分配和接收器等無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。信道仿真涉及到創(chuàng)建虛擬無(wú)線環(huán)境來(lái)模擬真實(shí)的信道行為，這種仿真不僅能用于驗(yàn)證和調(diào)整信道模型參數(shù)，還能幫助評(píng)估和優(yōu)化無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。仿真的結(jié)果是保證通信質(zhì)量、設(shè)計(jì)有效率算法的基礎(chǔ)。在4G和5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，信道建模的重要性更是顯著。6GHz以下頻段仍然被廣泛用于第三代和第四代移動(dòng)通信，信道特性在該頻段與更高頻段相比具有更強(qiáng)的散射和陰影衰落特征。奇妙的無(wú)線電波傳播特性，不同環(huán)境下的隨機(jī)參數(shù)特性，提供了一個(gè)充滿挑戰(zhàn)，同時(shí)也富于創(chuàng)新潛力的研究領(lǐng)域。通過(guò)精確建立和驗(yàn)證6GHz以下頻段的無(wú)線信道模型，我們將能提供更加準(zhǔn)確和可靠的網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)期，為無(wú)線通信的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化鋪平道路。對(duì)信道特性的深入理解還有助于制定新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和提升頻譜資源的使用效率。4.1無(wú)線信道的物理模型無(wú)線信道的物理模型是理解無(wú)線信號(hào)傳播特性的基礎(chǔ)，在6GHz以下頻段，無(wú)線信道的特性受到多種物理效應(yīng)的影響，如自由空間路徑損耗、多徑效應(yīng)、干濕湍流和用戶設(shè)備運(yùn)動(dòng)等。本節(jié)將詳細(xì)介紹用于模擬和預(yù)測(cè)這些頻段內(nèi)信道特性的物理模型。自由空間路徑損耗模型描述了無(wú)線信號(hào)在真空中的衰減，對(duì)于頻段內(nèi)的電磁波，自由空間路徑損耗（Lfs）可以通過(guò)下式計(jì)算：。d是發(fā)射器和接收器之間的距離，是信號(hào)的波長(zhǎng)。多徑效應(yīng)是由于信號(hào)的反射、散射和其他路徑傳播造成的。在近岸環(huán)境，沿岸建筑物、水體表面、沙灘和植被等因素都可以產(chǎn)生多徑回波。多徑效應(yīng)可以通過(guò)鏈路預(yù)算中的多徑分量衰落模型來(lái)進(jìn)行建模，如Ricean或Kfactors模型。濕湍流和干湍流分別是大氣中水汽和不穩(wěn)定加熱導(dǎo)致的湍流現(xiàn)象，它們會(huì)影響無(wú)線信號(hào)的傳播。為了準(zhǔn)確建模這些效應(yīng)，可以采用擴(kuò)展的Krogstad模型或Mackay模型等湍流衰落模型。用戶設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，如步行、駕駛或飛行，會(huì)引起額外的無(wú)線信號(hào)傳播模型，包括頻率選擇性衰落和周期性遮擋。這些效應(yīng)可以通過(guò)迪里克赫(Doppler)頻移和陰影衰落模型來(lái)考慮。本節(jié)提供了近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中6GHz以下頻段無(wú)線信道的關(guān)鍵物理模型。這些模型將進(jìn)一步用于信道測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，并用于驗(yàn)證和優(yōu)化無(wú)線通信系統(tǒng)性能。4.2時(shí)域和頻域信道建模近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景無(wú)線信道特性復(fù)雜多變，受海岸線、海天交界、海浪、船舶等因素影響。需要采用有效的時(shí)域和頻域信道建模方法來(lái)刻畫其特征，為無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。采用時(shí)域建模方法可以從脈沖響應(yīng)的角度描述信道，例如Rician分布、Rayleigh分布、Clarke分布等模型可以分別適用于不同場(chǎng)景下的信道特性。Rician分布:適用于存在較強(qiáng)直達(dá)波的場(chǎng)景，如較為平靜的海面。Rayleigh分布:適用于信道只有一個(gè)散射波分量的情況，如高波浪海面。Clarke分布:結(jié)合了Rician和Rayleigh分布的優(yōu)點(diǎn)，適用于具有多徑效應(yīng)和直達(dá)波的復(fù)雜場(chǎng)景。發(fā)射機(jī)和天線高度:發(fā)射機(jī)和天線的高度直接影響直達(dá)波衰減和多徑傳播。頻域建模主要利用功率譜密度(PSD)來(lái)描述信道特性，并考慮多徑效應(yīng)的影響。常用模型包括：多徑衰落模型:通過(guò)采用阻抗網(wǎng)絡(luò)、路徑損耗模型等方法來(lái)描述多徑衰落特性。KhobiatURSSI模型:適合描述高頻信號(hào)在近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景的衰落特性。頻域建模可有效地評(píng)估信道帶寬和信道容量，為通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。選擇合適的信道建模方法取決于具體的應(yīng)用場(chǎng)景和目標(biāo)，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)不同模型進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果選擇最優(yōu)模型。也可以結(jié)合兩種建模方法來(lái)提高建模精度，例如利用時(shí)域模型模擬信道的脈沖響應(yīng)，然后將其轉(zhuǎn)化到頻域進(jìn)行分析。4.3空間相關(guān)性在信道建模中的角色在無(wú)線信道建模領(lǐng)域，空間相關(guān)性扮演著至關(guān)重要的角色。無(wú)線信號(hào)在傳播時(shí)，受到地形、建筑物布局、植被、氣象條件以及傳播媒介等多種因素的影響，這些因素共同作用下導(dǎo)致了信號(hào)傳播的散射、反射和衍射等現(xiàn)象。準(zhǔn)確描述空間相關(guān)性有助于更好地預(yù)測(cè)無(wú)線信號(hào)的覆蓋和質(zhì)量，對(duì)于無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和性能評(píng)估至關(guān)重要?？臻g相關(guān)性通常通過(guò)統(tǒng)計(jì)相關(guān)函數(shù)、空間自相關(guān)函數(shù)或自相關(guān)函數(shù)個(gè)例來(lái)量化。這些函數(shù)描述了信號(hào)在不同距離和方向上相關(guān)程度，并且影響了無(wú)線信號(hào)的空間分辨力和接收端之間的互信息量。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，為了有限地處理和分析空間的每個(gè)人體與環(huán)境因素的影響，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)或基于物理模型的計(jì)算仿真來(lái)反映出這些空間相關(guān)性特征?？臻g相關(guān)性與距離和方向上的衰減特性一樣，是無(wú)線信道特性研究中的關(guān)鍵組成部分。利用高精度的信道模型來(lái)評(píng)估多要素的空間相關(guān)性可以顯著提升網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的精確度和效率。理解和應(yīng)用空間相關(guān)性有助于實(shí)現(xiàn)更為靈活的無(wú)線資源管理和優(yōu)化調(diào)度協(xié)議，以提高系統(tǒng)容量和用戶滿意度。在6GHz以下頻段，由于波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，空間相關(guān)性顯得尤為重要。在城市環(huán)境中，不斷變化的多物體布局可以顯著地增加不同信道之間的相干性，從而影響通信的穩(wěn)定性和成功率。針對(duì)6GHz以下頻段進(jìn)行詳細(xì)的空間相關(guān)性研究，對(duì)于建立準(zhǔn)確的信道模型和實(shí)施高級(jí)傳播方案（比如波束形成和MIMO技術(shù)）都是不可或缺的。通過(guò)綜合考慮各種傳播特性，可以開(kāi)發(fā)出能夠在各種條件下提供可靠通信的無(wú)線系統(tǒng)與算法，從而支撐了無(wú)線通信技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。5.近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段的測(cè)量結(jié)果本次測(cè)量共選取了近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中的三個(gè)典型位置（位置A、B、C），分別對(duì)應(yīng)在海浜、港口碼頭及海岸城市中心等不同環(huán)境下的測(cè)試。每個(gè)位置在2GHz至6GHz頻段范圍內(nèi)，每隔100MHz進(jìn)行信道測(cè)量，并重復(fù)測(cè)量10次，取平均值。Pathloss:在各個(gè)頻段和測(cè)量位置，Pathloss的變化趨勢(shì)分析，并討論海況、距離、障礙物對(duì)pathloss的影響。信干噪比(SNR):不同位置和頻段下的SNR的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差，以此評(píng)價(jià)信道的質(zhì)量。分析不同環(huán)境下衰落速度的差異。多徑特性：通過(guò)信道沖激響應(yīng)(Channelimpulseresponse,CIR)的分析，觀察不同環(huán)境下的多徑現(xiàn)象，并討論多徑成分對(duì)系統(tǒng)性能的影響。隨著頻率升高，Pathloss的生長(zhǎng)率增加，特別是處于海中區(qū)域，影響更明顯。港口碼頭區(qū)域由于船舶等建筑物的存在，Pathloss相對(duì)于海浜和城市區(qū)域較大。SNR通常在海浜區(qū)域最高，城市中心最低，而港口碼頭區(qū)域介于兩者之間。衰落速度隨著頻率升高而增加，空氣中的水分和海況變化也會(huì)影響衰落速度。近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中的多徑效應(yīng)明顯，影響信道的衰落特性和數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。5.1測(cè)量數(shù)據(jù)收集和分析測(cè)量工作使用了多通道移動(dòng)平臺(tái)和固定天線陣列，以全方位覆蓋近岸區(qū)域。移動(dòng)平臺(tái)包括了多個(gè)車輛和船只，裝備了高精度的全球定位系統(tǒng)（GPS）、陀螺儀及其他傳感器以跟蹤設(shè)備準(zhǔn)確位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。固定天線陣列則安裝于控制點(diǎn)，確保地面和海上不同高度的信號(hào)覆蓋。所有設(shè)備均采用了高性能的天線和射頻接收單元，能夠精確捕捉近岸信道的多徑傳播現(xiàn)象。為維持高數(shù)據(jù)質(zhì)量，所選儀器在接收靈敏度和抗干擾性上進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。在做走廊式測(cè)量時(shí)，車輛和船只沿著設(shè)定的路線勻速行駛，距離從數(shù)十米到數(shù)千米不等，以覆蓋不同距離和環(huán)境條件下的信道變化。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)保持一定的時(shí)間間隔，確保收集到充足數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)分析和建模工作。采用斷斷續(xù)續(xù)的方式在不同時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量以增強(qiáng)可比性。固定天線陣列則利用預(yù)設(shè)的控制點(diǎn)，在不同季節(jié)和時(shí)間條件下定期監(jiān)測(cè)信道參數(shù)。結(jié)合預(yù)設(shè)天線和移動(dòng)端的持續(xù)同步測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種場(chǎng)景下無(wú)線信道特性的全面掌握。收集完成后，數(shù)據(jù)通過(guò)專業(yè)的信道分析軟件進(jìn)行了詳細(xì)的分析和處理。對(duì)原始的接收信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行了校正，以除去非正常因素帶來(lái)的誤差。通過(guò)多徑分辨算法確定了不同多徑分量的能量分布，并對(duì)信號(hào)的時(shí)延長(zhǎng)度和路徑損耗進(jìn)行了精確評(píng)估。信道模型參數(shù)如平坦衰減、勤長(zhǎng)、多普勒頻移、散射系數(shù)等均在此基礎(chǔ)上得到計(jì)算。還應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)信道特性進(jìn)行了建模，確保模型在不同信道環(huán)境下都能體現(xiàn)出良好的適應(yīng)能力。通過(guò)數(shù)據(jù)分析和信道建模的連續(xù)改進(jìn)，我們獲得了詳細(xì)、精確的無(wú)線信道模型，將有力支持未來(lái)近岸區(qū)域無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。5.2環(huán)境因素對(duì)信道特性的影響在近岸區(qū)域，無(wú)線信道的特性受多種環(huán)境因素的影響，這些因素包括海浪、風(fēng)速、水體、沙灘、植被和建筑物等。這些環(huán)境因素在不同程度上改變了信道模型，并對(duì)鏈路的性能和可靠性產(chǎn)生顯著影響。風(fēng)速對(duì)于無(wú)線信道的影響主要體現(xiàn)在風(fēng)化的沙灘和沉積物上，風(fēng)可以改變沙灘的質(zhì)地和形態(tài)，影響路徑損耗的預(yù)測(cè)。強(qiáng)風(fēng)可能增加路徑損耗，這是因?yàn)轱L(fēng)能將沙子吹到空中，從而攔截和衰減移動(dòng)的信號(hào)。水體本身也是一種影響因素，尤其是對(duì)短波和微波信號(hào)的傳播。水的折射率差異會(huì)影響信號(hào)的傳播，導(dǎo)致多徑效應(yīng)和噪聲的增加。水的溫度、鹽度和深度都會(huì)對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳播產(chǎn)生影響。植被和樹(shù)木在近岸環(huán)境中常見(jiàn)，它們具有突出的地理特征，可影響無(wú)線信號(hào)的傳播路徑，特別是在5GHz以下頻段時(shí)。它們可以散射和吸收無(wú)線信號(hào)，并且可以作為信號(hào)衰減的障礙物，尤其是在接近地面的區(qū)域。建筑物和其他人工結(jié)構(gòu)對(duì)近岸區(qū)域的無(wú)線傳播同樣重要，近岸地區(qū)的建筑可以幫助阻擋或反射信號(hào)，對(duì)貝塞爾路徑損耗模型進(jìn)行調(diào)整以包含此類影響。特別是在6GHz以下頻段，建筑物支撐結(jié)構(gòu)和材料可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的較大衰減。環(huán)境因素在近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中對(duì)無(wú)線信道特性有著復(fù)雜的且往往是可變的的影響。在進(jìn)行無(wú)線信道的測(cè)量和建模時(shí)，這些因素需要考慮到以確保模型的準(zhǔn)確性和適用性。通過(guò)定性的和定量的技術(shù)，如使用近岸地區(qū)的特殊信道模型和環(huán)境變量參數(shù)，可以設(shè)計(jì)出更加精確的預(yù)測(cè)信道性能的方法。6.無(wú)線信道建模近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中，復(fù)雜地形、水體反射、多路徑傳播等因素會(huì)對(duì)無(wú)線信道帶來(lái)顯著影響，導(dǎo)致信道特性難以預(yù)測(cè)。構(gòu)建準(zhǔn)確可靠的無(wú)線信道模型至關(guān)重要。RayTracing:利用射線追蹤算法模擬信號(hào)傳播路徑，考慮障礙物、地表反射等影響，精確刻畫直射波與多徑波的到達(dá)時(shí)間和幅度。StochasticChannelModel:基于統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，構(gòu)建隨機(jī)信道模型，描述信道脈沖響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)特性，例如時(shí)延擴(kuò)展、衰落程度等。HybridModel:將射線追蹤和隨機(jī)模型相結(jié)合，充分利用兩者的優(yōu)勢(shì)。利用射線追蹤構(gòu)建基本傳播路徑，再以隨機(jī)模型模擬路徑上的衰落和多徑干擾。環(huán)境因素:海陸邊界處的潮汐變化、海況、植被覆蓋等因素會(huì)對(duì)信道造成影響，需要引入環(huán)境參數(shù)進(jìn)行建模。頻率依賴性:6GHz以下頻段的無(wú)線信道特性具有一定的頻率依賴性，建模過(guò)程中需要考慮不同的頻率下信道模型的變化。移動(dòng)衰落:在近岸區(qū)域人、車流量較大，移動(dòng)衰落影響顯著，建模應(yīng)考慮用戶運(yùn)動(dòng)對(duì)信道的影響。6.1基于物理模型的信道模型基于物理模型的信道模型能更貼近實(shí)際環(huán)境，并且可以看作是標(biāo)準(zhǔn)信道模型和簡(jiǎn)化模型的邏輯拓展，其主要方法是依據(jù)無(wú)線電波在自由空間中的傳播特性，結(jié)合地面及建筑物的反射、遮擋、繞射等特性，通過(guò)數(shù)學(xué)建模栩栩如生的描述無(wú)線電波在空間中的傳播過(guò)程。依據(jù)研究側(cè)重點(diǎn)的不同，信道模型主要可以分為兩類：基于無(wú)線電波傳播理論的模型和統(tǒng)計(jì)型模型。在無(wú)線通信的實(shí)際應(yīng)用中，單播、廣播、多播及混雜等不同的通信特點(diǎn)也需要對(duì)應(yīng)的信道模型來(lái)提供支撐和依據(jù)，針對(duì)不同的通信模型，也可進(jìn)行類型細(xì)分。特別應(yīng)注意的是，物理模型由于其處理復(fù)雜度高、開(kāi)發(fā)難度大，故在選取物理模型時(shí)需要綜合考慮模型的序列控制與數(shù)量規(guī)模，建模效率及其對(duì)實(shí)時(shí)要求。下圖為幾種常見(jiàn)的基于物理模型的信道生成的測(cè)驗(yàn)圖，紅色部分代表能夠接收信號(hào)的區(qū)域，中圖針對(duì)于不同水平的基站，藍(lán)色箭頭可表示不同建筑物與地界的形態(tài)，箭頭射入邊界的周圍表示為繞射，下圖則表示由于周遭地形阻擋，不在直視范圍內(nèi)但仍有信息接收的情況。6.2混合模型的選擇與應(yīng)用在近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中，無(wú)線信道的復(fù)雜性要求我們采用多種模型來(lái)精確描述信號(hào)傳播特性。單一的模型往往無(wú)法全面反映多種傳播機(jī)制的影響，本文提出了幾種不同的無(wú)線信道模型，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和場(chǎng)景特點(diǎn)進(jìn)行了綜合評(píng)估。對(duì)于近岸場(chǎng)景，我們必須考慮常規(guī)地面波傳播、自由空間線性和散射傳播等基礎(chǔ)模型。通過(guò)與測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，我們可以選擇最合適的模型作為基本模型或者將其作為混合模型的一部分。由于海洋對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳播具有顯著影響，因此海洋效應(yīng)模型也是不可或缺的一部分。這些模型可以包括波浪散射、海面反射、海洋對(duì)流層效應(yīng)等。在選擇這些模型時(shí)，需要考慮實(shí)際的海洋條件和傳播距離，以確保模型與測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性。近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中的地形會(huì)影響信號(hào)的傳播路徑和衰減，地形模型可以模擬地形對(duì)信號(hào)的散射、折射等效應(yīng)。建筑物的存在也會(huì)改變射線的路徑，增加多路徑效應(yīng)。建筑物模型可用于模擬城市環(huán)境中信號(hào)在城市天際線上的反射和繞射。任何無(wú)線信道模型都應(yīng)考慮環(huán)境變化對(duì)信道特性的影響，風(fēng)速、濕度等的改變都會(huì)影響信號(hào)的傳播特性。需要引入相應(yīng)的環(huán)境變化模型，以反映實(shí)際環(huán)境變化對(duì)信道模型的影響。在應(yīng)用方面，我們將混合模型與仿真工具結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了信道的高效預(yù)測(cè)。通過(guò)與實(shí)際測(cè)量的比對(duì)，驗(yàn)證了模型的適用性和準(zhǔn)確性。這也為后續(xù)的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要的參數(shù)和理論依據(jù)。6.3信道模型的驗(yàn)證和測(cè)試仿真驗(yàn)證:利用信道仿真工具（如MATLAB、NS3等）根據(jù)建模結(jié)果生成隨機(jī)信道，并與實(shí)際采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。仿真過(guò)程中將考慮不同環(huán)境參數(shù)，如障礙物分布、海面狀態(tài)、用戶移動(dòng)情況等，以評(píng)估模型的適用范圍和魯棒性。實(shí)測(cè)驗(yàn)證:在近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，使用具備高精度測(cè)量的無(wú)線傳感器設(shè)備采集實(shí)際信道信息，包括信道衰落、時(shí)延彌散、多徑效應(yīng)等。將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與所建模型模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，驗(yàn)證模型的精度和可靠性。6性能指標(biāo):采用信道模型常見(jiàn)的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，包括均方誤差（MSE）、平均信道損耗誤差（ACLE）、峰值信道損耗誤差（PCLE）、信道衰落分布等。相關(guān)指標(biāo)的分析結(jié)果將幫助我們?cè)u(píng)估模型的優(yōu)劣以及改進(jìn)方向?？梢暬治?利用三維可視化工具對(duì)仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。該方法有助于直觀地觀察信道環(huán)境的變化、模型的擬合效果以及不同參數(shù)對(duì)信道的影響，進(jìn)而更深入地理解模型的特性和局限性。7.應(yīng)用場(chǎng)景探討在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)榘哆叺匦蔚牟灰?guī)則性，海陸分界面附近或沿海地區(qū)經(jīng)常是信號(hào)覆蓋的熱點(diǎn)和難點(diǎn)區(qū)域。在這樣的區(qū)域，信道測(cè)量結(jié)果顯示，由于海洋和地球表面的相互作用，以及近岸環(huán)境的獨(dú)特性，信道特性表現(xiàn)得異常多變。這些特性里面的損耗波動(dòng)、時(shí)延畸變、頻譜散射和多路徑反射等現(xiàn)象，都對(duì)基站的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提出了高標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)海陸結(jié)合場(chǎng)景的無(wú)線信道測(cè)量與建模，不僅有助于對(duì)這些問(wèn)題的診斷與解決，同時(shí)還可應(yīng)用于以下關(guān)鍵領(lǐng)域：基站布局優(yōu)化：了解并量化信道特性有助于更精確地規(guī)劃和使用基站的位置，從而提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋的連續(xù)性和質(zhì)量。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量提升：通過(guò)深入分析信道特性，可以具體到頻譜資源的細(xì)致使用，優(yōu)化頻譜分配，從而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的增加。海洋資源管理：軍事和商業(yè)用途中，海陸結(jié)合區(qū)域的信息通信往往對(duì)無(wú)線通信質(zhì)量有特殊需求。信道模型可以作為這些活動(dòng)中無(wú)線通信設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。導(dǎo)航與定位服務(wù)：在海陸交接處，信道特性可用于優(yōu)化衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)和多模導(dǎo)航傳感器的集成。監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)：在自然災(zāi)害發(fā)生前或在岸邊的惡劣天氣影響下，無(wú)線信道模型可用于評(píng)估通信鏈路的連通性和可靠性。這項(xiàng)研究在精準(zhǔn)建模無(wú)線信道特性上邁出的每一步，都不僅支撐了當(dāng)前6GHz以下頻段網(wǎng)絡(luò)性能改善的需求，也為未來(lái)向更高頻段擴(kuò)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)深入探索和開(kāi)展這些應(yīng)用場(chǎng)景研究，我們能夠?yàn)榻酉聛?lái)廣大用戶和企業(yè)提供更好的通信體驗(yàn)和更可靠的通信服務(wù)。7.1近岸海洋監(jiān)測(cè)和通信近岸海洋監(jiān)測(cè)是無(wú)線信道測(cè)量在海洋領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一，在6GHz以下頻段，由于海水的電特性，無(wú)線信號(hào)能夠穿透一定深度的海水，從而實(shí)現(xiàn)海底地貌、海洋生物活動(dòng)等信息的無(wú)線探測(cè)。通過(guò)對(duì)海面反射、海面散射等現(xiàn)象的測(cè)量和分析，可以獲取海面的狀態(tài)信息，如海浪高度、海風(fēng)風(fēng)速等。這些信息對(duì)于氣象預(yù)測(cè)、海洋環(huán)境保護(hù)、漁業(yè)生產(chǎn)等具有重要意義。近岸海洋環(huán)境下的無(wú)線通信也是無(wú)線信道建模的重要內(nèi)容，海洋環(huán)境中的無(wú)線信道具有開(kāi)放性、動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn)，這給無(wú)線通信帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在6GHz以下頻段，由于頻率較低，無(wú)線信號(hào)具有較好的繞射能力和穿透能力，能夠在一定程度上克服海洋環(huán)境的干擾和影響。該頻段的無(wú)線通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于海上通信、海上救援等領(lǐng)域。在近岸海洋環(huán)境下，無(wú)線信道測(cè)量與建模是確保無(wú)線通信質(zhì)量的關(guān)鍵。由于海洋環(huán)境的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)變化性，無(wú)線信道表現(xiàn)出多徑效應(yīng)、多普勒頻移等現(xiàn)象。需要通過(guò)實(shí)地測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，建立符合實(shí)際環(huán)境的無(wú)線信道模型。這不僅包括信號(hào)傳播路徑的損失、多徑效應(yīng)的特性，還應(yīng)包括海面反射、海面散射等因素對(duì)信號(hào)的影響。通過(guò)精確的信道建模，可以優(yōu)化無(wú)線通信技術(shù)，提高通信質(zhì)量。近岸海洋監(jiān)測(cè)和通信是“近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景6GHz以下頻段無(wú)線信道測(cè)量與建模”中的重要內(nèi)容。通過(guò)實(shí)地測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，建立符合實(shí)際環(huán)境的無(wú)線信道模型，對(duì)于提高海洋監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和優(yōu)化海上無(wú)線通信具有重要意義。7.2海洋探測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)的無(wú)線通信在海洋探測(cè)領(lǐng)域，無(wú)線通信技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。由于海洋環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，傳統(tǒng)的有線通信方式往往受到限制。開(kāi)發(fā)適用于海洋探測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)的無(wú)線通信技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)線通信技術(shù)為海洋探測(cè)設(shè)備提供了便捷、高效的通信手段。通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)控制。無(wú)線通信技術(shù)還可以應(yīng)用于海洋設(shè)備的自主導(dǎo)航、定位以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫妗?GHz以下頻段具有豐富的頻率資源和良好的傳播特性，適用于海洋探測(cè)設(shè)備的無(wú)線通信。該頻段內(nèi)的無(wú)線電波具有較短的傳播距離和較高的頻率利用率，有利于提高無(wú)線通信的速度和穩(wěn)定性。6GHz以下頻段對(duì)水體的穿透能力較強(qiáng)，能夠滿足海洋探測(cè)設(shè)備在復(fù)雜水文環(huán)境下的通信需求。通信距離與覆蓋范圍：根據(jù)海洋探測(cè)設(shè)備的實(shí)際需求，選擇合適的通信距離和覆蓋范圍。通過(guò)合理設(shè)計(jì)天線和信號(hào)處理算法，可以提高通信距離和覆蓋范圍?？垢蓴_能力：海洋環(huán)境中存在大量的電磁干擾源，如船舶、浮標(biāo)等。在設(shè)計(jì)無(wú)線通信系統(tǒng)時(shí)，需要具備較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證通信質(zhì)量?？煽啃耘c穩(wěn)定性：海洋探測(cè)設(shè)備通常需要在惡劣的海洋環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。在設(shè)計(jì)無(wú)線通信系統(tǒng)時(shí)，需要關(guān)注系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，確保通信信息的準(zhǔn)確傳輸。安全性：海洋探測(cè)設(shè)備涉及國(guó)家海洋安全和資源開(kāi)發(fā)，在設(shè)計(jì)無(wú)線通信系統(tǒng)時(shí)，需要考慮信息的安全性，采取相應(yīng)的加密和安全措施。隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，海洋探測(cè)設(shè)備的無(wú)線通信系統(tǒng)將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：高頻段通信技術(shù)：隨著高頻段無(wú)線電波技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)海洋探測(cè)設(shè)備的無(wú)線通信系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更遠(yuǎn)的通信距離。新型信號(hào)處理算法：通過(guò)引入新型信號(hào)處理算法，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等，可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)更加智能化的通信控制。多模態(tài)通信技術(shù)：結(jié)合多種無(wú)線通信技術(shù)，如WiFi、藍(lán)牙、LoRa等，可以實(shí)現(xiàn)海洋探測(cè)設(shè)備的多模態(tài)通信，提高通信的靈活性和可靠性。智能化與自主化：隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，海洋探測(cè)設(shè)備的無(wú)線通信系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更加智能化和自主化，能夠自動(dòng)調(diào)整通信參數(shù)、優(yōu)化通信策略，以適應(yīng)復(fù)雜的海洋環(huán)境。7.3海洋油氣勘探的無(wú)線通信需求6GHz以下頻段的信號(hào)傳播損耗相對(duì)較小，有助于提高無(wú)線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍和傳輸距離。在近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中，這一特點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)海上與陸地之間的無(wú)縫通信具有重要意義。6GHz以下頻段的無(wú)線信道特性對(duì)于適應(yīng)海洋環(huán)境具有一定的優(yōu)勢(shì)。相較于較高頻率的無(wú)線電波，6GHz以下頻段的無(wú)線電波對(duì)海水的吸收較小，因此在海洋環(huán)境中具有較好的抗干擾性能。這有助于保證無(wú)線通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)該頻段的無(wú)線信道特性進(jìn)行研究，可以為海洋油氣勘探過(guò)程中的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有力支持，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。8.結(jié)論與展望我們的研究發(fā)現(xiàn)，近岸海陸結(jié)合場(chǎng)景中的無(wú)線信道具有顯著的頻率選擇性，與陸地或遠(yuǎn)海場(chǎng)景相比，呈現(xiàn)出不同的特征和行為。信道的這些特點(diǎn)對(duì)頻譜資源的有效利用提出了挑戰(zhàn)，同時(shí)也為頻譜感知和自適應(yīng)調(diào)制編碼策略提供了潛力。我們還觀察到，海浪和風(fēng)的動(dòng)態(tài)變化對(duì)信道穩(wěn)定性有顯著影響，這提示我們可能需要開(kāi)發(fā)更加魯棒的信道參數(shù)估計(jì)和預(yù)測(cè)模型。結(jié)論部分還包括對(duì)當(dāng)前研究工作的幾點(diǎn)建議，需要進(jìn)一步擴(kuò)展測(cè)量數(shù)據(jù)集的范圍，以便獲取更全面的海陸結(jié)合信道的統(tǒng)計(jì)特性。模型應(yīng)該更加詳細(xì)地考慮海洋和大氣的環(huán)境因素，以及它們對(duì)信道特性的影響。值得探索的是，如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析方法來(lái)提高信道預(yù)測(cè)和建模的準(zhǔn)確性。我們認(rèn)為，隨著對(duì)海陸結(jié)合場(chǎng)景無(wú)線信道特性理解的深化，我們有望開(kāi)發(fā)出高效的數(shù)據(jù)傳輸和新通信技術(shù)，以支持近岸區(qū)域的關(guān)鍵應(yīng)用，如智能港口、海洋監(jiān)