本發(fā)明涉及一種基于用戶分布的基站電磁輻射預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
：目前針對(duì)通信基站周圍的電磁輻射預(yù)測(cè)，主要通過(guò)基站的最大發(fā)射功率、天線輻射方向圖以及發(fā)射天線與預(yù)測(cè)點(diǎn)之間的距離等因素來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如，LinharesA發(fā)表的[SidelobesfromradiobasestationantennaintheevaluationofhumanexposuretoEMF[C]//Microwave&OptoelectronicsConference.IEEE,2013:1-5.]就是通過(guò)最大發(fā)射功率、路徑損耗以及天線相關(guān)參數(shù)對(duì)電磁輻射進(jìn)行分析的。而實(shí)際上基站發(fā)射功率和基站周圍的用戶分布相關(guān)，當(dāng)通話用戶離基站的距離較遠(yuǎn)時(shí)，基站將自動(dòng)增加發(fā)射功率，滿足移動(dòng)終端所需最低解碼功率，此時(shí)基站周圍的電磁輻射強(qiáng)度上升，而當(dāng)通話用戶離基站的距離較近時(shí)，基站會(huì)自動(dòng)降低發(fā)射功率，減少網(wǎng)內(nèi)干擾，此時(shí)基站周圍的電磁輻射強(qiáng)度下降。若采用最大發(fā)射功率對(duì)基站周圍電磁輻射進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)值和實(shí)際測(cè)量值之間必然會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。本發(fā)明專利通過(guò)基站周圍的用戶分布概率密度函數(shù)，實(shí)現(xiàn)更加精確的電磁輻射預(yù)測(cè)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)確的基站周圍電磁輻射預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案包括以下步驟：1)、通過(guò)無(wú)線通信信號(hào)傳播路徑損耗模型，當(dāng)移動(dòng)終端距離基站天線r時(shí)，計(jì)算基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率Pt；2)、通過(guò)步驟1獲得的瞬時(shí)發(fā)射功率Pt，并結(jié)合基站覆蓋區(qū)域用戶分布的概率密度函數(shù)，計(jì)算基站的平均發(fā)射功率PT；3)、通過(guò)步驟2得到的基站平均發(fā)射功率PT，預(yù)測(cè)基站周圍某點(diǎn)位平均電磁輻射強(qiáng)度。上述的一種基于用戶分布的基站電磁輻射預(yù)測(cè)方法，所述步驟1)中，基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率的表達(dá)式為：Pt＝Prγ-1rn其中Pt表示基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率，單位為W；Pr表示移動(dòng)終端通信所需解碼功率，單位為W；γ表示天線的相關(guān)因子，單位為dbm；r表示通信時(shí)移動(dòng)終端與基站天線之間的距離，單位為m；n表示路損因子，根據(jù)地形環(huán)境進(jìn)行取值，其范圍為2≤n≤5。上述的一種基于用戶分布的基站電磁輻射預(yù)測(cè)方法，所述步驟2)中，基站平均發(fā)射功率的表達(dá)式為：其中PT表示基站的平均發(fā)射功率，單位為W；Pt表示基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率，單位為W；Pr表示移動(dòng)終端通信所需解碼功率，單位為W；γ表示天線的相關(guān)因子，單位為dbm；r表示通信時(shí)移動(dòng)終端與基站天線之間的距離，單位為m，r是隨機(jī)變量，f(r)表示基站覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶分布的概率密度函數(shù)；n表示路損因子，根據(jù)地形環(huán)境進(jìn)行取值，其范圍為2≤n≤5；R表示以基站為中心，基站圓形覆蓋區(qū)域的最大半徑，單位為m；R0(0≤R0≤R)表示以基站為中心，基站圓形覆蓋區(qū)域的最小半徑，單位為m。上述的一種基于用戶分布的基站電磁輻射預(yù)測(cè)方法，所述步驟3)中，通信基站某點(diǎn)位平均電磁輻射強(qiáng)度表達(dá)式為：其中S表示通信基站某點(diǎn)位平均電磁輻射功率密度，單位為μW/cm2；G表示天線的增益，單位為db；d表示基站天線與預(yù)測(cè)點(diǎn)之間的距離，單位為m；Pr表示移動(dòng)終端通信所需解碼功率，單位為W；γ表示天線的相關(guān)因子，單位為dbm；r表示通信時(shí)移動(dòng)終端與基站天線之間的距離，單位為m，r是隨機(jī)變量，f(r)表示基站覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶分布的概率密度函數(shù)；n表示路損因子，根據(jù)地形環(huán)境進(jìn)行取值，其范圍為2≤n≤5；R表示以基站為中心，基站圓形覆蓋區(qū)域的最大半徑，單位為m；R0(0≤R0≤R)表示以基站為中心，基站圓形覆蓋區(qū)域的最小半徑，單位為m。本發(fā)明的有益效果在于：本分析方法考慮了用戶在基站覆蓋區(qū)域的分布、路徑損耗、用戶通信特征多個(gè)因素，對(duì)基站周圍的電磁輻射預(yù)測(cè)進(jìn)行建模，所建立的模型能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出基站某點(diǎn)位平均電磁輻射強(qiáng)度。該方法對(duì)基站建設(shè)和環(huán)境保護(hù)有極大的參考價(jià)值，具有一定的社會(huì)效益。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的流程圖。圖2為基站覆蓋區(qū)域示意圖。圖3為本發(fā)明專利的電磁輻射功率密度計(jì)算值和實(shí)地測(cè)量值的比較示意圖。具體實(shí)施方式本次實(shí)施的實(shí)驗(yàn)地在空曠平坦的區(qū)域，周圍的障礙物較少，從距離基站5米處開(kāi)始測(cè)量，并沿基站最大輻射方向以2米的測(cè)量間隔開(kāi)始水平移動(dòng)進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量。對(duì)基站進(jìn)行實(shí)地測(cè)量的儀器設(shè)備是便攜式頻譜分析儀KEYSIGHTN9918A和周期對(duì)數(shù)天線HyperLOG60180?；咎炀€的最大發(fā)射功率為20W，增益為16db，覆蓋區(qū)域是一個(gè)半徑為500米的圓形區(qū)域，以基站為中心，半徑為5米的圓形區(qū)域是用戶不能到達(dá)區(qū)域。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明技術(shù)方案的流程框圖如圖1所示，具體步驟為：步驟一：通過(guò)無(wú)線通信信號(hào)傳播路徑損耗模型，當(dāng)移動(dòng)終端距離基站天線r時(shí)，計(jì)算基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率Pt。若基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率為Pt，移動(dòng)終端通信所需解碼功率為Pr，通常取-80dbm，通信時(shí)移動(dòng)終端和基站天線之間的距離為r，通過(guò)無(wú)線通信信號(hào)傳播路徑損耗模型，推導(dǎo)出當(dāng)移動(dòng)終端距離基站天線r時(shí)，基站通信所需瞬時(shí)發(fā)射功率的表達(dá)式為：Pt＝Prγ-1rn其中γ表示天線的相關(guān)因子，單位為dbm，可以根據(jù)接收天線生產(chǎn)廠家獲得，如表1所示為實(shí)驗(yàn)所用天線(周期對(duì)數(shù)天線HyperLOG60180)部分參數(shù)對(duì)應(yīng)表，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的頻率為954.6MHZ，故γ的取值為24.64；r表示基站天線與移動(dòng)終端之間的距離，單位為m；n表示路損因子，取值為4.2。表1周期對(duì)數(shù)天線HyperLOG60180參數(shù)對(duì)應(yīng)表頻率(MHZ)增益dBi/G(i)增益dBd/G(D)天線因子(dbm)930.0005.43.2524.26940.0005.43.2524.35950.0005.23.0524.64960.0004.92.7525.04步驟二：通過(guò)步驟一獲得的瞬時(shí)發(fā)射功率Pt，并結(jié)合基站覆蓋區(qū)域用戶分布的概率密度函數(shù)，計(jì)算基站的平均發(fā)射功率PT。在本次實(shí)施例中，移動(dòng)終端與基站天線的距離為r，用戶在基站覆蓋區(qū)域的分布是均勻分布，基站覆蓋區(qū)域是以基站為中心，半徑為500米的圓形區(qū)域，其中半徑為5米的圓形區(qū)域是用戶不能到達(dá)區(qū)域，即R的值為500米，R0的值為5米。根據(jù)文獻(xiàn)[AlouiniMS,GoldsmithAJ.Areaspectralefficiencyofcellularmobileradiosystems[C]//VehicularTechnologyConference,1997,IEEE.IEEEXplore,1997:652-656vol.2.]，可知用戶在基站覆蓋區(qū)域的分布為均勻分布時(shí)，其概率密度函數(shù)為：結(jié)合用戶在覆蓋區(qū)域的概率密度函數(shù)和步驟一基站瞬時(shí)發(fā)射功率表達(dá)式，得到基站的平均發(fā)射功率PT：根據(jù)步驟一和步驟二建立的模型及其參數(shù)設(shè)計(jì)，可以計(jì)算出基站理論上單個(gè)載頻的平均發(fā)射功率為0.028589W。步驟三：通過(guò)步驟二得到的基站平均發(fā)射功率PT，預(yù)測(cè)基站周圍某點(diǎn)位平均電磁輻射強(qiáng)度。其中d表示預(yù)測(cè)點(diǎn)與基站天線之間的距離，單位為m；S表示預(yù)測(cè)點(diǎn)距離基站發(fā)射天線d時(shí)的功率密度，單位為μW/cm2；G表示天線的增益，單位為db。若預(yù)測(cè)點(diǎn)與基站天線之間的距離為30米時(shí)，即d的取值為30，根據(jù)步驟一和步驟二的參數(shù)以及步驟三建立的模型，可以計(jì)算出基站30米處平均電磁輻射功率密度為0.010068μW/cm2。圖3是本發(fā)明專利的電磁輻射功率密度計(jì)算值與和實(shí)地測(cè)量值的比較示意圖。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3