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一种基站的环境电磁辐射的估算方法和装置

阅读:1049发布:2020-05-26

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1.一种基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,包括:
获取基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值和所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值;
根据所述第一辐射量估计值和所述第二辐射量估计值,生成所述基站在所述预测点的环境电磁辐射估计值;
其中,所述获取所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值的步骤包括:
获取基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值;
根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;
计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值的步骤具体为根据以下公式计算生成:
其中,S1为基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ为预测点与天线面板垂直方向的夹;f(φ)为平归一化场强方向函数;φ为预测点相对
2 2
于天线位置的方位角;f (θ)·f (φ)为归一化功率方向函数;K1为基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
η1为基站的广播业务的占空比;
其中,所述广播波束辐射量值的综合修正系数K1按照下述步骤获得:
在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;
按固定步长在所述测试路径上间隔选取预订数量的测试点,测量各所述测试点的电磁辐射量值;
将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1/K1中,得到各所述测试点的第一电磁辐射预测值;
将各所述测试点的电磁辐射量值与第一电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为广播波束辐射量值的综合修正系数K1。
2.根据权利要求1所述的基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,所述垂直归一化场强方向函数f(θ)的值根据以下公式计算生成:
其中,N为基站天线垂直方向图的拟合系数。
3.根据权利要求2所述的基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,所述基站天线垂直方向图的拟合系数N的值根据以下步骤获取:
获取基站预订的第一天线方向图;
根据垂直归一化场强方向函数f(θ)计算第二天线方向图;
选择使得所述第二天线方向图与所述第一天线方向图重叠时的拟合系数N的值,作为天线垂直方向图的拟合系数N的值。
4.根据权利要求1所述的基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,所述水平归一化场强方向函数f(φ)的值根据以下公式计算生成:
其中,M为基站天线水平方向图的拟合系数。
5.根据权利要求1所述的基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,获取所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值的步骤包括:
获取基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比;
根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值。
6.根据权利要求5所述的基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,所述根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值的步骤具体为根据以下公式计算生成:
其中,S2为基站在预测点的业务波束的第二辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gh为基站的赋形增益;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;K2为基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。
7.根据权利要求6所述的基站的环境电磁辐射的估算方法,其特征在于,所述基站的赋形修正系数K2按照以下步骤获得:
在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;
在所述测试路径上,在距基站天线水平距离第一预订距离处,按照不同高差和水平方向夹角选取预订数量的测试点,获取各所述测试点的电磁辐射测量值;
将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1+S2/K2中,获得各测试点的第二电磁辐射预测值;
将各所述测试点的电磁辐射测量值与所述第二电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为赋形修正系数K2。
8.一种基站的环境电磁辐射的估算装置,其特征在于,包括:
获取单元,获取基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值和所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值;
生成单元,根据所述第一辐射量估计值和所述第二辐射量估计值,生成所述基站在所述预测点的环境电磁辐射估计值;
其中,所述获取单元包括:
第一获取子单元,获取基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值;
第一计算子单元,根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;
所述第一计算子单元具体为根据以下公式计算:
其中,S1为基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ为预测点与天线面板垂直方向的夹角;f(φ)为水平归一化场强方向函数;φ为预测点相对于天线位置的方位角;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;K1为基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
η1为基站的广播业务的占空比;
其中,所述广播波束辐射量值的综合修正系数K1按照下述步骤获得:
在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;
按固定步长在所述测试路径上间隔选取预订数量的测试点,测量各所述测试点的电磁辐射量值;
将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1/K1中,得到各所述测试点的第一电磁辐射预测值;
将各所述测试点的电磁辐射量值与第一电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为广播波束辐射量值的综合修正系数K1。
9.根据权利要求8所述的基站的环境电磁辐射的估算装置,其特征在于,所述获取单元还包括:
第二获取子单元,获取基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比;
第二计算子单元,根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值。
10.根据权利要求9所述的基站的环境电磁辐射的估算装置,其特征在于,所述第二计算子单元具体为根据以下公式计算:
其中,S2为基站在预测点的业务波束的第二辐射量估计值;P是基站的发射机单载波发射功率;A是基站的天线阵元数目;Gh是基站的赋形增益;Gv是基站的天线阵元增益;L是基站控制系统和天线馈线损耗系数;r是预测点与基站天线中心点的连线距离;K2是基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。

说明书全文

一种基站的环境电磁辐射的估算方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电磁辐射环境影响分析领域,特别是指一种基站的环境电磁辐射的估算方法和装置。

背景技术

[0002] 目前,在移动通信网络规划中,通常会用到以下的基站电磁辐射预测模式:
[0003] 1.经验模式
[0004] Okumura-hata模式、COST 231–Hata模式、CCIR模式、COST231-WIM、标准传播模式、标准宏蜂窝模式。
[0005] 这些模型的共同点主要是:关注基站能覆盖的最远距离;预测范围通常大于100米;考虑多径传播和地形的影响;不考虑具体天线方向性,而对于基站环境影响分析,关注点一般为小于100米的直视距离(可能超标的区域),这些模式基本不适用。
[0006] 2.自由空间模式
[0007] 通常,环境影响评价机构在对移动通信基站进行电磁辐射空间预测时,一般会用到国家环保总局发布的HJ/T 10.2-1996《辐射环境保护管理导则——电磁辐射监测仪器和方法》(以下简称导则)中的预测模式(自由空间模式):
[0008]
[0009] 自由空间电磁辐射模式需要基站参数极少,与基站工作制式、天线发射方式无关,只能预测基站的最大辐射平(轴向),当需要进行基站电磁辐射空间分布预测时则不适用。如利用导则中的预测模式,将会导致大量基站选址不达标,增加选址成本,影响网络覆盖质量。从目前看,这个模式已难以满足移动运营商基站环保选址、环评机构预测应用等方面的需求。
[0010] 相关研究对导则的预测模式进行了优化,主要是增加天线方向函数和方向函数的获取方式上,但针对TD-LTE本身工作方式和发射方式等方面的针对性研究尚未见相关报道。最近也有相关机构开展了对时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统预测模式的研究,预测精度较高,但模式应用时需对方向函数进行编程拟合和通过实测获取一系列修正系数,在应用上较为复杂,不易推广。

发明内容

[0011] 本发明要解决的技术问题是,提供一种基站的环境电磁辐射的估算方法和装置,比较简单,易于应用。
[0012] 一方面,提供一种基站的环境电磁辐射的估算方法,包括:
[0013] 获取基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值和所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值;
[0014] 根据所述第一辐射量估计值和所述第二辐射量估计值,生成所述基站在所述预测点的环境电磁辐射估计值。
[0015] 可选的,所述获取所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值的步骤包括:
[0016] 获取基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值;
[0017] 根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值。
[0018] 可选的,所述根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值的步骤具体为根据以下公式计算生成:
[0019]
[0020] 其中,S1为基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ为预测点与天线面板垂直方向的夹;f(φ)为水平归一化场强方向函数;φ为预测点相对于天线位置的方位角;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;K1为基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
[0021] η1为基站的广播业务的占空比。
[0022] 可选的,所述垂直归一化场强方向函数f(θ)的值根据以下公式计算生成:
[0023]
[0024] 其中,N为基站天线垂直方向图的拟合系数。
[0025] 可选的,所述基站天线垂直方向图的拟合系数N的值根据以下步骤获取:
[0026] 获取基站预订的第一天线方向图;
[0027] 根据垂直归一化场强方向函数f(θ)计算第二天线方向图;
[0028] 选择使得所述第二天线方向图与所述第一天线方向图重叠时的拟合系数N的值,作为天线垂直方向图的拟合系数N的值。
[0029] 可选的,所述水平归一化场强方向函数f(φ)的值根据以下公式计算生成:
[0030]
[0031] 其中,M为基站天线水平方向图的拟合系数。
[0032] 可选的,所述广播波束辐射量值的综合修正系数K1按照下述步骤获得:
[0033] 在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;
[0034] 按固定步长在所述测试路径上间隔选取预订数量的测试点,测量各所述测试点的电磁辐射量值;
[0035] 将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1/K1中,得到各所述测试点的第一电磁辐射预测值;
[0036] 将各所述测试点的电磁辐射量值与第一电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为广播波束辐射量值的综合修正系数K1。
[0037] 可选的,获取所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值的步骤具体为:
[0038] 获取基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比;
[0039] 根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值。
[0040] 可选的,所述根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值的步骤具体为根据以下公式计算生成:
[0041]
[0042] 其中,S2为基站在预测点的业务波束的第二辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gh为基站的赋形增益;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;K2为基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。
[0043] 可选的,所述基站的赋形修正系数K2按照以下步骤获得:
[0044] 在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;
[0045] 在所述测试路径上,在距基站天线水平距离第一预订距离处,按照不同高差和水平方向夹角选取预订数量的测试点,获取各所述测试点的电磁辐射测量值;
[0046] 将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1+S2/K2中,获得各测试点的第二电磁辐射预测值;
[0047] 将各所述测试点的电磁辐射测量值与所述第二电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为赋形修正系数K2。
[0048] 另一方面,提供一种基站的环境电磁辐射的估算装置,包括:
[0049] 获取单元,获取基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值和所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值;
[0050] 生成单元,根据所述第一辐射量估计值和所述第二辐射量估计值,生成所述基站在所述预测点的环境电磁辐射估计值。
[0051] 可选的,所述获取单元包括:
[0052] 第一获取子单元,获取基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值;
[0053] 第一计算子单元,根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值。
[0054] 可选的,所述第一计算子单元具体为根据以下公式计算:
[0055]
[0056] 其中,S1为基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ为预测点与天线面板垂直方向的夹角;f(φ)为水平归一化场强方向函数;φ为预测点相对于天线位置的方位角;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;K1为基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
[0057] η1为基站的广播业务的占空比。
[0058] 可选的,所述获取单元还包括:
[0059] 第二获取子单元,获取基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比;
[0060] 第二计算子单元,根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值。
[0061] 可选的,所述第二计算子单元具体为根据以下公式计算:
[0062]
[0063] 其中,S2为基站在预测点的业务波束的第二辐射量估计值;P是基站的发射机单载波发射功率;A是基站的天线阵元数目;Gh是基站的赋形增益;Gv是基站的天线阵元增益;L是基站控制系统和天线馈线损耗系数;r是预测点与基站天线中心点的连线距离;K2是基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。
[0064] 本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0065] 本发明结合移动通信基站工作模式的特点,分别考虑了广播业务和数据业务的电磁辐射量,具有简单、易用的特点。附图说明
[0066] 图1为本发明所述的一种基站的环境电磁辐射的估算方法的流程示意图;
[0067] 图2为本发明所述的一种基站的环境电磁辐射的估算装置的连接示意图。

具体实施方式

[0068] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0069] 如图1所述,为本发明所述的一种基站的环境电磁辐射的估算方法,包括:
[0070] 步骤11,获取基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值和所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值;
[0071] 步骤12,根据所述第一辐射量估计值和所述第二辐射量估计值,生成所述基站在所述预测点的环境电磁辐射估计值。
[0072] 本发明在自由空间预测模式的基础上,结合TD-LTE移动通信基站工作模式和智能天线的特点,分别考虑广播业务和数据业务,通过引入具有较高适用性的拟合天线方向函数及其拟合系数、相关修正系数和占空比,从而获得与实际比较接近的预测结果。另外,本发明在满足应用需求精度的前提下,具有简单、易用、便于推广的特点,可为TD-LTE基站电磁辐射环境影响预测与分析提供适用的预测模式,显著减少运营商的TD-LTE基站选址成本和环评机构的预测成本。
[0073] 可选的,获取所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值的步骤具体为:
[0074] 获取基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值;
[0075] 根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值。
[0076] 可选的,所述根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值的步骤具体为根据以下公式计算生成:
[0077]
[0078] 其中,S1为基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ为预测点与天线面板垂直方向的夹角;f(φ)为水平归一化场强方向函数;φ为预测点相对于天线位置的方位角;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;K1为基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
[0079] η1为基站的广播业务的占空比。
[0080] 可选的,所述垂直归一化场强方向函数f(θ)的值根据以下公式计算生成:
[0081]
[0082] 其中,N为基站天线垂直方向图的拟合系数。
[0083] 可选的,所述基站天线垂直方向图的拟合系数N的值根据以下步骤获取:
[0084] 获取基站预订的第一天线方向图;
[0085] 根据垂直归一化场强方向函数f(θ)计算第二天线方向图;
[0086] 选择使得所述第二天线方向图与所述第一天线方向图重叠时的拟合系数N的值,作为天线垂直方向图的拟合系数N的值。
[0087] 可选的,所述基站天线水平方向图的拟合系数M的值根据以下步骤获取:
[0088] 获取基站预订的第三天线方向图;
[0089] 根据水平归一化场强方向函数f(φ)计算第四天线方向图;
[0090] 选择使得所述第四天线方向图与所述第三天线方向图重叠时的拟合系数M的值,作为天线水平方向图的拟合系数M的值。
[0091] 可选的,所述水平归一化场强方向函数f(φ)的值根据以下公式计算生成:
[0092]
[0093] 其中,M为基站天线水平方向图的拟合系数。
[0094] 可选的,所述广播波束辐射量值的综合修正系数K1按照下述步骤获得:
[0095] 在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;基站周围例如方圆500米范围内无手机用户(无数据业务),确保只存在广播业务。
[0096] 按固定步长在所述测试路径上间隔选取预订数量的测试点,测量各所述测试点的电磁辐射量值;
[0097] 将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1/K1中,得到各所述测试点的第一电磁辐射预测值。具体为:将从移动运营商获取的该基站天线的相关参数(水平及半功率角(θ,φ)、增益G、功率P、馈线长度、天线阵元数目A、每一测试点与天线中心的距离r、占空比参数η1等)代入计算公式中,得到各测试点的第一电磁辐射预测值;
[0098] 其中,
[0099] 将各所述测试点的电磁辐射量值与第一电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为广播波束辐射量值的综合修正系数K1。
[0100] 可选的,获取所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值的步骤具体为:
[0101] 获取基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比;
[0102] 根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值。
[0103] 可选的,所述根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值的步骤具体为根据以下公式计算生成:
[0104]
[0105] 其中,S2为基站在预测点的业务波束的第二辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gh为基站的赋形增益;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;K2为基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。
[0106] 可选的,所述基站的赋形修正系数K2按照以下步骤获得:
[0107] 在测试路径的起点设置一基站,所述测试路径为水平和垂直的半功率角相交的路径;
[0108] 在所述测试路径上,在距基站天线水平距离第一预订距离处,按照不同高差和水平方向夹角选取预订数量的测试点,获取各所述测试点的电磁辐射测量值;
[0109] 将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1+S2/K2中,获得各测试点的第二电磁辐射预测值;
[0110] 其中,
[0111] 将各所述测试点的电磁辐射测量值与所述第二电磁辐射预测值之间的比值的均值,作为赋形修正系数K2。
[0112] 如图2所述,为本发明所述的基站的环境电磁辐射的估算装置,包括:
[0113] 获取单元21,获取基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值和所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值;
[0114] 生成单元22,根据所述第一辐射量估计值和所述第二辐射量估计值,生成所述基站在所述预测点的环境电磁辐射估计值。
[0115] 可选的,所述获取单元21包括:
[0116] 第一获取子单元,获取基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值;
[0117] 第一计算子单元,根据所述基站的广播波束辐射量值的综合修正系数、基站的广播业务的占空比、基站的拟合天线方向函数的值,计算所述基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值。
[0118] 可选的,所述第一计算子单元具体为根据以下公式计算:
[0119]
[0120] 其中,S1为基站在一预测点的广播波束的第一辐射量估计值;P为基站的发射机单载波发射功率;A为基站的天线阵元数目;Gv为基站的天线阵元增益;L为基站控制系统和天线馈线损耗系数;r为预测点与基站天线中心点的连线距离;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ为预测点与天线面板垂直方向的夹角;f(φ)为水平归一化场强方向函数;φ为预测点相对于天线位置的方位角;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;K1为基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
[0121] η1为基站的广播业务的占空比。
[0122] 可选的,所述获取单元21还包括:
[0123] 第二获取子单元,获取基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比;
[0124] 第二计算子单元,根据所述基站的赋形修正系数、基站的下行业务的占空比,计算得到所述基站在所述预测点的业务波束的第二辐射量估计值。
[0125] 可选的,所述第二计算子单元具体为根据以下公式计算:
[0126]
[0127] 其中,S2为基站在预测点的业务波束的第二辐射量估计值;P是基站的发射机单载波发射功率;A是基站的天线阵元数目;Gh是基站的赋形增益;Gv是基站的天线阵元增益;L是基站控制系统和天线馈线损耗系数;r是预测点与基站天线中心点的连线距离;K2是基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。
[0128] 以下描述本发明所述的基站的环境电磁辐射的估算方法的应用场景。
[0129] 本应用场景为移动通信基站环境电磁辐射三维空间预测方法,可以应用于TD-LTE(Time Division Long Term Evolution,分时长期演进)等系统。
[0130] 以下首先描述本应用场景中的一些概念。
[0131] 1.天线赋形
[0132] 天线赋形是指通过调整各天线阵元的激励(权值,包含幅值和相位),使天线波束方向图形状变为指定的波束形状。天线赋形主要分为业务波束赋形(业务时隙)和广播波束赋形(广播时隙)。
[0133] TD-SCDMA系统采用半智能天线,可实现业务波束水平方向波束赋形,在垂直方向不能进行赋形,对于广播波束不进行赋形。
[0134] TD-LTE在影响基站电磁辐射水平的主要因子(发射方式、占空比、智能天线)与TD-SCDMA、GSM(全球移动通信系统)明显不同,因此TD-LTE基站的环境电磁辐射三维空间预测方法也与TD-SCDMA、GSM的不同
[0135] 2.占空情况
[0136] 占空比是指下行发射功率在一个周期之内所占的时间比率。TD-LTE系统与TD-SCDMA系统的占空比与它们各自的结构有关。TD-LTE系统每个半帧由5个子帧组成,其中包括4个普通子帧和1个特殊子帧,普通子帧由2个时隙组成,特殊子帧由3个时隙组成。根据多种时隙比例配置可实现不同的占空比。TD-SCDMA系统每个子帧包含7个常规时隙(TS0-TS7)和3个特殊时隙(DwPTS下行导频时隙、GP主保护时隙、UpPTS上行导频时隙),7个常规时隙中TS0固定为下行时隙(广播时隙),TS1固定为上行时隙,因此占空比为1/7。GSM系统功率连续发射,占空比为100%。
[0137] 3.用户数量
[0138] 相对于TDD(时分双工)方式的系统来说,TD-SCDMA系统在满负荷的情况下,每个业务时隙最多能承载8个用户,每个用户的辐射功率为业务时隙总功率的1/8。TD-LTE系统的1个用户即可占满全部下行业务时隙,也就说1个用户就可100%占用下行业务时隙的总辐射功率,这也说明在相同条件下,TD-LTE基站的辐射水平要大于TD-SCDMA的。
[0139] 以下以TD-LTE为例,描述本发明的移动通信基站环境电磁辐射三维空间预测方法的具体方案。
[0140] 本发明所述的TD-LTE移动通信基站环境电磁辐射三维空间预测模式为:
[0141]
[0142] 其中,S为基站在一预测点的环境电磁辐射估计值;
[0143] S1为基站在一预测点的广播波束的辐射量估计值(等同于上述的第一辐射量估计值);
[0144] S2为基站在一预测点的业务波束的辐射量估计值(等同于上述的第二辐射量估计值);
[0145] P是基站发射机单载波发射功率,单位是瓦,W;A是基站的天线阵元数目;Gv是基站的天线阵元增益;L是基站控制系统和天线馈线损耗系数;r是预测点与基站天线中心点的连线距离,单位可以是米;f(θ)为垂直归一化场强方向函数;θ是预测点与天线面板垂直方向的夹角;f(φ)为水平归一化场强方向函数;φ是预测点相对于天线位置的方位角;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;K1是广播波束的修正系数,当同于上述的基站的广播波束辐射量值的综合修正系数;
[0146] η1是基站的广播业务的占空比;Gh是基站的赋形增益;K2是基站的赋形修正系数;η2为基站的下行业务的占空比。
[0147] 以下描述各个参数值的获取。
[0148] (1)广播波束的辐射量值S1。
[0149] 对于广播波束的辐射量值S1,由于无波束赋形,需要考虑天线的发射方向及其集中程度,也就是需要引入方向函数。由于拟合函数与实测获得的方向图存在一定的误差,需要引入修正系数K1对其进行修正。
[0150]
[0151] 其中,A是基站的天线阵元数目;Gv是基站的阵元增益(倍数);L是拟建基站控制系统和天线馈线损耗系数(倍数);r是预测点与拟建基站天线中心点的连线距离,单位是米,m;f(θ)、f(φ)分别为垂直、水平归一化场强方向函数;f2(θ)·f2(φ)为归一化功率方向函数;θ是预测点与天线面板垂直方向的夹角;φ是预测点相对于天线位置的方位角;η1为广播业务的占空比,η1=下行导频信道时间/下行信道总时间;K1是广播波束辐射量值的综合修正系数。
[0152] (2)垂直、水平归一化场强方向函数
[0153]
[0154]
[0155] (3)天线方向图的拟合系数M和N
[0156] 天线方向图的拟合系数M和N可通过图形叠加比对拟合法获得。具体步骤如下:
[0157] 首先,通过移动运营商获得基站天线的相关参数(如天线方向图或方向图数值列表等);
[0158] 其次,使用Matlab数学软件,通过编程将公式(1)、(2)绘制成图,通过调节N和M的数值,使得绘制的天线方向图与运营商提供的天线方向图重叠,来确定N和M的值,该方法比较简单、易用。
[0159] 以下的表1为拟合系数表
[0160]
[0161]
[0162]
[0163] (4)广播波束辐射量值的综合修正系数K1。
[0164] K1可按照下述步骤获得:
[0165] A)选取开阔的测试场地,设置应急通信车位于一测试路径的起点,应急通信车上基站的技术参数与拟建基站的相关技术参数一致;由于表征天线方向图的参数为半功率角,因此选取水平和垂直的半功率角相交的路径作为测试路径;
[0166] B)选取应急通信车上基站周围500米范围内无手机用户(无数据业务)的场地,确保只存在广播业务。
[0167] C)在测试路径上设置不同距离的测试点,根据测试点的实测值与预测值,比较得到K1。具体步骤如下:首先,在测试路径上,将抗干扰测量装置中的射频综合场强仪的测量探头与应急通信车的天线中心点距离调节为10m;其次,在测试路径上按固定步长选取5个测试点,测量测试点的电磁辐射量值;然后,将各所述测试点的参数和基站天线的参数代入计算公式S1/K1中,得到各所述测试点的第一电 磁辐射预测值。其中,最后,计算各测试点电磁辐射量值与预测值比
值的均值,获得广播波束辐射量值的综合修正系数K1。
[0168] 现有技术中,方向函数一般通过对天线方向图的拟合来获得,现有研究方向主要包括两个方面:(1)通过各种算法(例如遗传算法、蚁群算法等)找到一个函数对方向图曲线进行全段拟合,预测精度与算法直接相关,对于需要高精度且较复杂方向图的需要非常复杂的算法;(2)对于复杂方向图,通过分段拟合的方式,由N个分段函数来表达方向图,这种方法的函数较为简单,但应用复杂。本发明的拟合函数,可以实现对大部分(1188种组合)移动公司常用天线的方向图的拟合。本发明的天线方向图拟合函数具有以下特点:(1)保证对主瓣的拟合精度,适当兼顾旁瓣;(2)函数应相对简单和易用应用;(3)能够满足三维预测应用的需要。
[0169] (5)业务波束的辐射量值S2。
[0170] 对于业务波束的辐射量值S2,由于使用的是全智能天线,实现业务时隙水平、垂直方向波束赋形,理论可以不考虑天线发射方向的影响,但在实际应用存在波束赋形效率(其主瓣轴向是否始终对着终端用户)的问题,需要引入赋形修正系数K2.
[0171]
[0172] 其中:Gh是赋形增益(倍数);
[0173] η2为下行业务的占空比,η2=下行业务信道时间/下行信道总时间。
[0174] K2是赋形修正系数。
[0175] (6)描述赋形修正系数K2。
[0176] 赋形修正系数K2可以按照下述步骤获得:
[0177] A)选取开阔的测试场地,设置应急通信车位于一测试路径的起点,应急通信车上基站的技术参数与拟建基站的相关技术参数一致;由于表征天线方向图的参数为半功率角,因此选取水平和垂直的半功率角相交的路径作为测试路径。
[0178] B)在测试路径上,在距天线水平距离10米处,将电场探头放置在高差分别为1.5米、3米和4.5米,水平方向夹角分别为15°、30°和45°的9个测试点上,通过测试各测试点,获得9组电磁辐射测量值。
[0179] C)将选取步骤(B)中9个测试点对应的参数(θ和φ)及广播波束辐射量值的综合修正系数K1,代入S1和S2/K2的计算公式中,然后得到二者的和,从而获得9组点电磁辐射预测值。
[0180] D)计算9组测试点电磁辐射测量值与预测值比值的均值,获得赋形修正系数K2。
[0181] 本发明具有简单、易用、预测精度较高的特点,可显著减少运营商的TD-LTE基站选址成本和提高网络覆盖率,还可满足应用需求精度的前提下具有简单、易用、便于推广的特点,填补了TD-LET基站环境电磁辐射预测模式领域的空白,实现TD-LTE移动通信基站环境电磁辐射水平三维空间分布的精确预测。当然,本发明也可用于对已建好的基站的环境电磁辐射的估算。
[0182] 以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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