NIST通信公司的研究人员前往科罗拉多州博尔德市中心，验证他们用于评估高频无线网络设计的信道模型。宋云俊正在检查安装在6米高的桅杆上的发射器与蓝色货车车顶上的接收器天线阵列的对准情况。德里克·考迪尔(Derek Caudill)在货车里几乎看不见，他正在准备软件程序来收集测量数据。身穿黄色背心的贾斯汀·萨丁斯基正在检查桅杆上的设备。功劳:NIST随着Wi-Fi在城市中部署得越来越广泛，而且频率可能会更高，它可能会依赖于丰富的城市资产:路灯杆。为了帮助确保这些网络正常工作，美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员开发并验证了一种新模型，该模型将帮助无线通信提供商分析Wi-Fi设备与灯杆的连接高度。
总的来说，NIST团队发现最佳高度取决于传输频率和天线设计。在大约4米的较低高度连接设备更适合使用全向天线的传统无线系统，而在6或9米的较高位置连接设备更适合使用更高毫米波频率和窄波束天线的最新系统，如5G。
一个名为“电信基础设施项目”的国际组织正在推广一种理念，即通过在灯杆上安装接入点，在无需许可的60千兆赫(GHz)频段上提供Wi-Fi。一个技术挑战是，这个频段的信号比传统手机频率高，很稀疏，容易从粗糙的表面散射。
迄今为止，对60 GHz城市信道的测量产生的数据有限。NIST开发了一种用于跟踪传输的信道模型，该模型可以识别这些信号的稀疏、散射特征，并使用一种新的算法来分析测量路径，该算法超出了信号延迟和角度的通常参数，将接收器位置包括在内。该模型的预测精度可与更复杂的方法相媲美。
NIST的研究人员前往科罗拉多州博尔德市中心，根据实际的河道测量结果来测试他们的模型。在4米、6米和9米的天线高度记录测量结果，以研究折衷方案。该模型与真实世界的测量结果非常吻合。
“我们验证了我们开发的模型，并使用市中心的测量数据进一步证明了这一点，”在NIST参与该项目的电子工程师德里克·考迪尔说。“这项工作表明，通过使用我们的模型，像手机供应商这样的人可以考虑城市环境中60 GHz接入点和灯杆信号的各种优势和劣势。”
该小组使用了一种被称为通道探测器的定制NIST设备，在桅杆上安装了一个固定的发射器，在一辆货车的车顶上安装了一个移动接收器。发射器和接收器顶部都装有一组电子开关天线，具有定义的3D辐射模式。该探测器可以精确测量许多无线电频道特征，并具有测量毫米波频道时间动态的独特能力，即使在运动中也是如此，时间动态是指接收器移动时波的属性如何随时间变化。
研究人员对信号如何在物理空间传播的数据特别感兴趣。大的扩展通常被认为是不好的，因为它们表示多个接收信号和更多的干扰。通常最好有一条清晰的交流路径。
NIST大学工程师贾云馨·塞尼奇说:“我们的数据显示，在更高的高度，这些差异更大。”。"这意味着发射机和接收机之间的障碍物越少，功率在空间上的分布就越均匀."
对于使用全向天线的传统无线系统，较小的传播范围更有利于避免干扰，这意味着Wi-Fi设备应该安装在灯柱的较低高度。
“然而，下一代无线系统将在毫米波频率下工作，应该采用具有非常窄波束或笔形波束的高度定向天线，”Senic说。通过这种配置，发射机和接收机将控制它们的窄波束，以便找到最佳的可能链路；即具有最大功率的传播路径。在这种情况下，较高的角展度是优选的，因为它将提供空间上的多样性；也就是说，收发器将有能力将波束转向更多方向，以找到最佳链路。”
NIST的研究人员更进一步，记录了NIST校园的测量数据，以验证新模型可以应用于不同的环境。校园内的结果与市区相当，证明该模型可以推广到不同的环境和使用案例。这项研究发表在IEEE天线和无线传播快报上。
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