随着5G商用化的到来,大量的5G应用如虚拟现实、远程医疗等开始出现,这对通信链路的可靠性、高效性提出了新的挑战。在通信链路的研究方法中,信道建模是一种分析、评估通信链路的有效方法。通过信道建模可以对信道特性进行定性或定量分析。因此信道的精确建模是十分重要的。传统的信道建模方式依靠信道测量完成,利用统计性的建模方法得到信道特性。但室外场景下测量周期长、人力消耗巨大,而且需要昂贵的设备作为支撑。作为确定性建模技术,射线跟踪解决了这个问题。射线跟踪技术作为一种确定性信道建模方法,其依靠射线传播的几何学和电磁学原理而建立,是一种能够计算每条多径信号的衰减情况以及传播轨迹的仿真技术,这对于探索毫米波以及大规模MIMO等5G关键技术提供了辅助作用。对于环境简单的室内场景,射线跟踪技术仿真容易实现,且准确性较好。但室外测量环境建模复杂,建模材质的差异大,信道建模准确性的影响因素较多。因此室外场景下的射线跟踪技术需要重点研究。本文基于反向射线跟踪技术,提出了一种室外场景下的材质电磁参数校准算法,同时通过设计室外信道测量,结合改进后的射线跟踪,利用室外场景下的射线跟踪算法和实际测量的结果进行对比分析,从而对改进后的射线跟踪性能进行验证。本文的具体研究内容如下:(1)城市微蜂窝场景下高低频信道特性对比分析:作为5G重要场景之一,城市微蜂窝场景需要被重点研究。本文对5G关键频段3.5 GHz和28 GHz进行了信道测量工作,同时结合信道建模的数据处理方法,获得城市微蜂窝场景下的信道特性。通过对比研究,找出高低频段下的信道建模在城市微蜂窝场景中的差异,并对信道建模的各关键特性进行了对比分析。(2)提出一种射线跟踪建模材质的电磁参数校准算法:利用粒子群算法的群智能思想,结合电磁计算原理,设计了一种射线跟踪中三维环境的材质电磁参数校准算法。利用该算法对北京邮电大学场景下建筑材质的电磁特性参数如介电常数和复电导率进行校准。首先筛选测量点,初始化算法参数,之后结合实际测量数据校准材质的电磁参数。通过对比校准前后的路径损耗差异来提升室外场景下射线跟踪算法的准确性。(3)室外场景下射线跟踪与实际测量的信道特性对比分析研究:根据实际测量环境,利用三维仿真软件对测量场景进行三维重构。通过几何寻迹和电磁计算来获得射线跟踪条件下室外的信道特性。通过比较实际测量和射线跟踪的路径损耗、时延扩展、莱斯因子、角度特性等多种信道参数来对室外的射线跟踪算法的准确性和可行性进行分析与验证。综上所述,本文进行了室外场景下的基于毫米波频段和低频频段的信道测量活动,之后对多种信道参数进行了数据提取,同时对当前的射线跟踪算法进行了优化,有效地提高了电磁计算的准确性,之后将当前的射线跟踪算法结果和实际测量的数据进行对比,来对改进后的射线跟踪算法的性能进行验证和研究。