文献综述
1.研究背景及意义
无线电波广泛应用于国防军事、公共安全、商业与个人通信、航海以及导航等领域。无线电波主要在无线信道中传播，相比于有线信道，无线信道更为灵活和机动，但由于时空环境的复杂性，导致无线信道电波传播环境复杂，分析过程具有很大的不确定性,。无线电波在无线信道中传播，场强被电波传播环境改变，通常会降低。电波传播模型是一种计算路径损耗，预测信号场强的算法。在移动通信领域，为了避免无线电通信系统之间的严重干扰，需要进行场强预测。传播模型是场强预测的基础。在军事领域，雷达电波在复杂地形中的衰减效应是频谱管理中频率再指配的约束条件，也是对已指配频率电磁兼容性的评估标准。开展对电波传播特性的研究显得格外重要。在电磁干扰分析、频率分配、覆盖区域数值计算等电磁频谱管理过程中，电波传播模型起着至关重要的作用。可信、准确的电波传播预测模型是指导地面无线电业务可用的频率优化配置、网络优化配置，避免资源浪费，使其发挥最大功效的重要性能参考指标。
无限大的自由空间中，无线电波沿直线传播。有限大小的波源发射球面波，路径损耗只与传播距离、工作频率有关。但是，在地球上，由于电波的传播路径总是受到地形、植被、雨雪天气及人为环境等影响，电波具有反射、折射、绕射和散射等比自由空间更加复杂的传播方式。为研究出复杂地形环境下的电波传播模型，需要在电波传播模型中引入地理空间信息。上述工作涉及到地理空间信息的采集。传统方法是实地考察、经验估计，在纸质地图上标绘，缺点是费时、费力、费财，且具有较强的地域性，用于其他地域会导致场强预测准确性不足，使结果缺乏应有的科学性。随着地理信息系统(GIS)的快速发展，数字高程模型(DEM)已成为GIS的一个重要组成部分，现今“智慧城市”的建设更是加快了DEM与地理信息系统、遥感等的一体化进程。GIS提供影响电波传播的地理信息，包括地形起伏变化、地貌、高度等，DEM反映地球表面每个位置的海拔高度。将GIS与电波传播模型结合的预测系统，可以在很大程度上改进场强预测精度，该系统的研究成为电波传播模型的重要发展方向。当前研究主要存在两个难点。一是GIS平台的选择，国外的GIS产品，如GoogleMaps API，具有丰富的应用接口，开发者通过使用JavaScript脚本语言进行编程，可以满足大部分应用需求，如切换图层类型、读取海拔数据；相较于国外，国内的GIS系统拥有较为完整的城市建筑地貌，并为国内开发者提供了更适用于中国地理环境的免费地图应用程序接口。缺点在于无法提取DEM数据。二是如何在确保预测的准确度高，提高计算速度；关键在于预测模型的复杂程度，以及预测后台获取DEM数据的方式。目前，基于ITU-R模型的预测软件屈指可数，因为尽管ITU-R在建议书中已经提供了场强预测的计算方法，列出了计算步骤和计算涉及的参数，但由于参数较多、流程复杂，计算机建模实现并不容易。国内使用的软件多从国外引入，缺点在于价格昂贵且地形数据不准确。因此，开发出国内自主研发的、适合我国国情的基于ITU-R模型的传播预测软件，具有重要的实际意义。
2.国内外研究现状
由于传播环境的复杂性和边界条件的不确定性，用麦克斯韦方程组定义的电磁波理论模型计算困难，难以给出确定性的结果，适用场景有限。通过试验实测电波传播的方法也不可行，因为电波传播距离一般较远，且需要多次反复测量，规模大，花费多，效率低。取而代之的是一系列可计算机化的传播模型。从二十世纪七十年代开始，国内外已经广泛开展对传播预测模型的研究，大量电波传播预测计算模型已经建立。现有的传播模型主要有3类：统计性模型(经验模型)、半经验或半确定性模型和确定性模型。
经验模型根据大量测量结果统计分析导出的公式和图表来预测路径损耗，对地理及周边环境信息要求较低，使用方便，应用简单；但由于不同地形对电波传播产生的影响不同，因此经验性模型只适用于当前测量的地形。典型的经验模型包括Egli模型、Okumura-Hata模型和Lee模型等。
确定性模型是直接应用电磁场理论对具体环境进行分析、计算的办法，根据初始条件和边界条件，从麦克斯韦方程组推导出一系列电波传播特性公式。具体环境由地形地表数据库描述，预测精度取决于数据库的精度，实现复杂。如Longley-Rice模型等。
半经验或半确定性模型是基于在具体环境中用确定性方法推导出的公式，为了提高预测结果和实验结果的一致性，改善路径损耗预测精度，根据实验结果对公式进行修正。半经验半确定性模型相比较经验模型，需要更详细的环境信息，预测精度更高；相比较确定性模型，应用更简单，预测速度更快，因此被越来越多的研究者采纳，成为当前电波传播领域的主要研究方向。代表模型有ITU-R模型。
ITU-R对传播模型进行了数十年的深入研究，得到一系列传播曲线和相关算法，导出相应的电波传播模型，通过计算机建模取代人工计算，进行场强预测和覆盖干扰分析，最终以建议书的形式为研究人员提供指导。本文主要应用的是用于计算绕射损耗的ITU-R P.526模型。
