المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

الرئيسية < البحوث والدراسات < تفاصيل بحث أو دراسة

An Enhancement of Log Normal Shadowing Model to Estimate 5G Propagation Path Loss for the Indoor Environment

الملخص
تقدم هذه الورقة دراسة شاملة لنمذجة تأثيرات انسداد جسم الإنسان (الذي يُعدّ من أهم التحديات في الجيل الخامس (5G)) على روابط الاتصالات الداخلية بالموجات المليمترية (mmWave) عند تردد 32.5 جيجاهرتز، وهو تردد أساسي لشبكات الجيل الخامس. من خلال تجارب مُحكمة في بيئة مختبرية، نُحلل توهين الإشارة عندما يُعيق شخص مسار خط البصر (LOS) بين المُرسِل والمُستقبِل، مع تسجيل الطاقة المُستقبَلة في مواقع متزايدة. لنمذجة الظواهر المُلاحظة، نقترح إطارًا هجينًا يدمج المكونات الحتمية والإحصائية: (1) نموذج حيود مزدوج ذو حدّين مُعدّل (DKED) مع توهين انسداد على شكل غاوسي (ذروة 20.8 ديسيبل عند الانسداد الكامل) وتعزيز الإشارة المُستحث بالانعكاس (ذروة -15.0 ديسيبل من الأجسام القريبة)، و(2) مُكوّن تظليل لوغاريتمي عمودي (σ = 11.8 ديسيبل) لالتقاط العشوائية البيئية. تُظهر نتائجنا توافقًا قويًا بين عمليات المحاكاة والقياسات، محققةً متوسط خطأ مطلق قدره 3.2 ديسيبل ومعامل ارتباط R² = 0.89. يُظهر التحليل أن الانعراج الناتج عن النشاط البشري يُهيمن بالقرب من مركز خط البصر، بينما تُغير انعكاسات المسارات المتعددة قوة الإشارة بشكل كبير في المواقع الطرفية. كما نستمد إرشادات عملية لتصميم شبكات الجيل الخامس، مُوصيين بهامش أمان لميزانية الارتباط قدره 44.4 ديسيبل لمراعاة تأثيرات الانسداد والتظليل المُشتركة. يُطور هذا العمل نمذجة قنوات الموجات المليمترية الداخلية من خلال توحيد تحليل الحيود القائم على الفيزياء مع توصيف الانعكاس التجريبي، ويُحقق الإطار تحققًا تجريبيًا قويًا، ويُقدم رؤى عملية لتصميم شبكات الجيل الخامس................. الكلمات المفتاحية: ...........الموجات المليمترية، الانسداد، DKED، التوهين، التظليل.
Abstract
This paper presents a comprehensive study of modelling human body blockage (the most critical challenges in fifth-generation (5G)) effects on indoor millimetre wave (mmWave) communication links at 32.5 GHz, a key frequency for 5G networks. Through controlled experiments in a laboratory environment, we analyse signal attenuation as a human subject obstructs the line-of-sight (LOS) path between transmitter and receiver, recording received power at incremental positions. To model the observed phenomena, we propose a hybrid framework integrating deterministic and statistical components: (1) a modified Double Knife-Edge Diffraction (DKED) model with Gaussian-shaped blockage attenuation (20.8 dB peak at full blockage) and reflection-induced signal enhancement (−15.0 dB peak from nearby objects), and (2) a log-normal shadowing component (σ = 11.8 dB) capturing environmental randomness. Our results reveal strong agreement between simulations and measurements, achieving a mean absolute error of 3.2 dB and a correlation coefficient R² = 0.89. The analysis demonstrates that human-induced diffraction dominates near the LOS centre, while multipath reflections significantly alter signal strength at peripheral positions. We further derive practical guidelines for 5G network design, recommending a 44.4 dB link budget safety margin to account for combined blockage and shadowing effects. This work advances indoor mmWaves channel modelling by unifying physics-based diffraction analysis with empirical reflection characterization, the framework achieves strong experimental validation and offers actionable insights for 5G network design................. Keywords: ..............mmWaves, blockage, DKED, attenuation, shadowing