计划用于 5G 系统的毫米波频率给信道建模带来了挑战。在这些频率下，表面粗糙度会影响波的传播，造成非镜面方向的散射，从而对接收信号强度和极化产生巨大影响。要准确预测毫米波频率的信道特性，传播建模必须考虑漫散射效应。Wireless InSite 的漫散射功能基于 Degli-Esposti 的研究成果。它包括三种模型，可提供不同的散射模式，并考虑散射场的部分交叉极化。它还允许用户选择将假设相干相位的散射贡献相加，这样就可以考虑间距较近的天线（如多输入多输出天线）的相位效应。
本示例使用 Wireless InSite 的漫散射功能对室内无线网络进行模拟，并与 [1] 中详细介绍的一些测量结果进行比较。场景如图 1 所示，是一栋办公楼 9 层的一部分，包括墙壁、柱子、窗户、隔间、桌子和柜子。发射器位于一个开放式大房间的天花板上。接收器位于房间和走廊的几个位置。
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图 1：发射喇叭天线与不同接收点对准的不同位置
我们将重点放在离发射器最近的大房间内 73.5 GHz 的测量上。发射器采用波束宽度为 15°、增益为 20 dBi 的喇叭天线模式，旋转后指向每个接收器位置。接收器安装在距离地面 1.5 米的多个位置，既在发射器的视线范围内，也在视线范围之外。每个接收器都配有垂直和水平 45° 波束宽度的全向天线。
地板、干墙壁、柱子、文件柜、隔间隔板和办公桌支架的漫散射效应使用 [4, 5, 6] 中描述的定向模型建模。在该模型中，散射能量以镜面反射角为中心，没有背向散射。散射系数 S 表示漫散射入射电场的比例。有效值范围从 0（无漫散射）到 1（全部漫散射）。交叉偏振分数 K-xpol 表示相对于入射光线偏振发生交叉偏振的漫射功率分数。有效值范围为 0 至 0.5。 最后，参数 alpha 控制前向散射叶的形状。有效值为 1 到 10 之间的整数，其中 10 是最窄的。图 2 显示了使用直接漫散射模型时的能量散射情况。
图 2：指令漫散射模型
60 GHz 时散射系数的建议值为 0.1 至 0.5 [2]。表 1 显示了本例中每种支持漫散射的材料所使用的散射系数。干墙、混凝土（地板、天花板和支柱）、玻璃窗和桌面的材料属性取自 [2]。隔间的隔板假定为纤维增强塑料 (FRP) 蜂窝芯材，其属性取自文献 [3]。文件柜和其他金属结构假定有把手、斜边和其他可能造成散射的结构。Cross-pol fraction 和 alpha 分别保留为 Wireless InSite 的默认值 0.4 和 4。
表 1：各种建筑材料的散射系数
创建了两个研究区域，以便于比较非漫反射散射结果和漫反射散射结果。非漫反射相互作用的设置为 3 次反射、1 次透射和 1 次衍射。对于漫散射路径，我们允许 1 次反射、1 次透射和 1 次衍射。允许漫散射路径上的交互是 Wireless InSite 独有的功能。
X3D 研究区域的漫散射属性窗口
为了复制 [1] 中描述的测量程序，有必要将发射机的天线与预定接收机对齐，并只考虑预定的成对信道。为此，我们在发射机 1 的位置创建了 7 个发射机，每个发射机的喇叭天线都进行了旋转，以便与预定的接收机位置对齐。图 3 显示了接收器位置 1、4 和 5 的天线排列。
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图 3：发射喇叭天线与不同接收点对齐的不同位置
最有效的方法是选择并激活对齐的路径对；例如，TX1 到 RX1、RX1 和 RX1-xpol，运行模拟，然后继续 TX1 到 RX2、RX2 和 RX2-xpol，等等。
图[4a]和[4b]显示了接收机位置 7 的匹配 TX- RX 对之间的前 100 条路径。红色路径最强，绿色和蓝色路径较弱。图[4a]中的镜面路径显示，功率最高的路径通常在主光束内，有许多功率较低的反射和穿墙传输。图[4b]包含了漫散射相互作用的路径。可以看到接收器后面的墙壁向后散射的路径分布很广。柱子和隔板上的其他非镜面相互作用也很明显。这些路径的功率范围不如纯镜面路径那么动态。
另外，复脉冲响应（CIR）显示了每条路径的功率与其到达时间的函数关系。图[5a]和[5b]分别显示了 RX7 的共振和交振 CIR。仅镜面反射的结果用蓝色绘制，而红色结果包括漫散射效应。漫散射结果显示出更多的涂抹现象，到达时间非常接近，而镜面结果则更加离散和分散。
表 2 列出了用于与测量数据进行比较的相关路径损耗输出文件。这些文件的副本已保存到项目中的 "对齐天线 "文件夹中。此外，还将模拟路径损耗结果收集到四个文件中，以简化绘图：Aligned_specular_CoPol.plt、Aligned_specular_XPol.plt、Aligned_DS_CoPol.plt 和 Aligned_DS_XPol.plt
表 2
[1] 中介绍的测量结果的绘图文件位于测量文件夹中。通过导入这些数据，可将其与 Wireless InSite 数据进行对比。
下图[6a]和[6b]显示了无线 InSite预测的共极化（V-V）和交叉极化（V-H）情况下七个接收器位置的路径损耗与距离的关系。红线表示仅镜面路径的路径损耗，蓝线表示漫散射路径损耗。绿色显示的是 [1] 中的测量结果。这些图显示，漫散射对交叉偏振结果的影响更大，对提供准确预测至关重要。
图 6b：交叉偏振 TX/RX 路径损耗--有漫反射和无漫反射模拟与测量结果对比
[1] G. MacCartney、T.S. Rappaport、S. Sun 和 S. Deng，"面向超密集 5G 无线网络的 28 和 73 GHz 室内办公室宽带毫米波传播测量和信道模型"，《IEEE Access》，第 3 卷，2015 年 12 月 7 日，第 2388 - 2424 页
[2] 《建筑材料和结构对大约 100 MHz 以上无线电波传播的影响》，ITU-R P.2040-1 号建议，2015 年 7 月。
[3] A. Von Hippel 和 W. B. Westphal，《电介质材料表》，第五卷，最后报告，麻省理工学院绝缘研究实验室，马萨诸塞州剑桥，1957 年 4 月。
[4] Degli-Esposti, V., F. Fuschini, E.M. Vitucci, and G. Falciasecca, "Measurement and Modeling of Scattering from Buildings", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 1, January 2007, pp.
[5] Degli-Esposti, V., "A Diffuse Scattering Model for Urban Propagation Prediction", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 49, No. 7, July 2001, pp.
[6] Degli-Esposti, V., V.-M.Kolmonen, E.M. Vitucci, and P. Vainikainen, "Analysis and Modeling on co- and Cross-Polarized Urban Radio Propagation for Dual-Polarized MIMO Wireless Systems", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 59, No.
[7] J. Pascual-Garcia 等人，"论毫米波频率室内无线信道中漫散射模型参数化的重要性"，IEEE Access，2016 年 2 月 8 日，© 2016 IEEE。
