室内无线通信技术是现有和未来通信系统的关键组成部分。随着技术的不断进步,室内无线通信已经从传统的语音、数据和多媒体业务,逐渐衍生出基于5G技术与人工智能、物联网、云计算、大数据和边缘计算等相结合的新兴室内应用场景,这些场景中存在大量人体、物体以及设备的生产、活动、连接和交互,构成了室内的人-机-物复杂场景。这类场景具有散射体丰富、环境小且封闭等特点,人体和物体对其无线传播特性的影响远比室外以及传统的室内场景更显著。因此,充分了解室内人-机-物复杂场景无线信道的传播特性具有重要的理论意义和很高的应用价值。本文紧密围绕室内人-机-物复杂场景下的无线传播模型研究这一科学问题,在会议室、走廊、楼梯和办公室等各种典型的室内环境中,进行了2.6GHz、3.5GHz等热点频段和9～12GHz等潜力频段上的大量信道测量实验,研究了不同人员密度、用户握持终端、遮挡视距等典型室内人-机-物复杂场景的无线信道传播特性,建立了针对各类传播特性的室内人-机-物复杂场景无线信道传播模型,主要工作和贡献包括:(1)提出了适用于会议室、楼梯和走廊三种典型室内环境在不同人员密度下的路径损耗模型,为室内人-机-物复杂场景中路径损耗的精确预测提供了一种解决方案。该方案的特征是将功率延迟函数建模为一个损耗值与距离无关、与人员密度相关的混响分量,和一个服从对数-距离衰减方式的主径分量的叠加值,并通过积分运算得到路径损耗公式,然后采集大量实测结果实现模型参数拟合。经验证,该模型的预测结果与实测吻合。相比已有的对数-距离路径损耗模型,所提出的模型能在准确预测路径损耗的同时,更好地解释路径损耗因子异常值,并能通过剔除混响分量的影响、提取主径分量的衰落情况,为典型室内人-机-物复杂场景的链路预算提供更准确的模型依据。(2)进一步地,提出了一种包含人数因子和环境因子的混响时间模型。该模型提供了一种在室内复杂场景中快速计算混响时间的方法,并解决了因室内人数增减或环境的改变而带来的变化建模问题。验证结果表明,与既有模型相比,提出的模型具有更高的精确度。该模型还可方便地扩展到同类场景,并通过更新人数因子和场景依赖的环境因子来实现模型的场景适应。此外,还改进了功率延迟谱的预测方法,通过引入混响时间参数降低了Nakagami-m分布因子的建模算法复杂度。(3)进行了Massive MIMO室内办公室环境信道传播特性分析与建模。在典型办公室环境内,搭建了基于32天线的Massive MIMO阵列和不同天线数的多天线终端组成的测量平台,进行了3.5GHz频段上实地信道测量以及信道频率响应的建模和分析。研究结果表明,信道遍历容量随终端天线数目增长而提高;在用户手持情形下,遍历容量的统计平均值与非手持情形无显著差异,但信道性能在低容量区段存在进一步劣化的现象。(4)在上述工作的基础上,提出了一种包含用户手持效应因子的室内环境无线传播模型。该模型充分考虑了用户的手持效应、接收端相关效应、发射端相关效应、耦合效应,并将手持效应因子建模为幅度服从对数正态分布、相位服从均匀分布的随机变量,将耦合效应因子建模为幅度服从Nakagami-m分布、相位服从均匀分布的随机变量。验证结果表明,模型预测的遍历容量、中断容量值均与实测吻合,与既有的Kronecker模型和Weichselberger模型相比,该模型具有更高的精确性、更明确的物理意义和更强的可扩展性。(5)提出了X波段室内人-机-物复杂场景无线传播模型。该模型采用粒子滤波方法,解决了人-机-物复杂场景下信道参数的动态预测问题。该模型并利用多径分量的主要衰减机制联立状态方程,并实现了时延域动态预测。经与测量数据对比验证,该模型可以准确预测功率延迟谱、平均时延参数。与传统的TDL等静态模型相比,可以进行动态更新和实时建模。本章的测量工作有助于较高频段室内无线传播特性的系统性研究,本章模型成果可为海量机器类通信等典型人-机-物复杂场景下的感知数据采集、信道主动测量等算法开发提供支撑。本文围绕室内人-机-物复杂场景下的无线传播模型开展的研究工作和所得成果,可为未来移动通信系统的室内覆盖部署、物理层设计、系统级别仿真和系统搭建提供重要支撑。