3D射线启动与普通克里金插值融合的混合信道建模方法

《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》：A Novel Ray Launching-Ordinary Kriging Approach for Radio Wave Propagation Analysis

　　精确且高效的信道建模仍然是无线通信系统设计的核心挑战，尤其是在复杂的室内环境中。传统的确定性射线追踪方法能够提供高保真结果，但计算成本过高；而机器学习方法虽然预测速度更快，却牺牲了可解释性和对数据的依赖性。为克服这些局限性，本文提出了一种新型混合方法，将自主研发的三维射线启动（3D-RL）工具与普通克里金（OK）作为后处理插值技术相结合，实现了计算效率、高精度和可解释性的统一。所提出的3D-RL+OK方法通过在两种环境中开展信道测量实验进行验证：28 GHz室内图书馆和2.4 GHz室内外混合礼堂。3D-RL工具与测量结果高度吻合，在图书馆和礼堂中分别实现了高分辨率（HR）均方根误差（RMSE）为2.54 dB和1.65 dB。为缓解高分辨率3D-RL的计算负担，采用低分辨率（LR）模拟数据结合OK重建体数据集。基于平均绝对误差（MAE）和RMSE的评估结果表明，该方法在显著降低计算成本的同时保持了高精度预测能力。具体而言，最优低分辨率设置（角度分辨率1°、反射次数4）在两种场景中将运行时间减少了92%以上。在该设置下，OK处理所占总计算时间不足0.01%，同时在图书馆中实现MAE为2.03 dB（RMSE 3.20 dB），在礼堂中实现MAE为2.99 dB（RMSE 4.73 dB）。此外，与多种基线插值技术的对比表明，OK在精度、可解释性和不确定性估计之间始终提供了最佳平衡。最终，3D-RL+OK方法实现了与高分辨率仿真相媲美的精度，同时大幅降低了计算成本。