CN102546046B - 室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置 - Google Patents

室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置,该方法包括获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离、干扰基站参数;根据所述室外距离和干扰基站参数得到单位室外墙面信号功率;获取所述目标建筑的信号穿透损耗值,得到单位室内墙面信号功率;得到所述目标终端处的单位室外信号功率;对所述单位室外信号功率进行所述目标建筑的墙面积分,得到所述目标终端处的室外信号功率。本发明通过将室外无线网络信号到室内的传播划分为室外传播部分、墙体穿透部分和室内传播部分,可以快速且精确的得到目标终端处的干扰水平,避免了技术人员需要现场模拟测试,提高了室内无线网络规划和设计的效率。

Description

室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术,特别涉及一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置。
背景技术
第三代移动通信网络的时代,高速的无线网络开始进入千家万户的生活。在强烈的市场需求下,各大运营商已经开始进行全网统一规划的室内室外统一协同优化的工作。其中,室内网络规划是其中需要重点考虑的部分。
目前,在室内无线网络的规划和设计过程中,必须解决好室外无线网络信号向室内泄漏的情况,以防止室外无线信号对室内信号产生较大影响,导致切换区域扩大和切换频繁。现有技术中,通常都是技术人员根据现场踏勘的情况,进行干扰模拟测试,然后参考测试所得到的室外无线网络对室内无线网络的干扰数据来进行室内无线网络规划。
但是,上述干扰测试方式存在如下技术缺陷:技术人员进行室外干扰的现场模拟测试需要花费大量的时间以及人力物力,降低了网络的建设效率,难以满足越来越激烈的3G时代运营商间的竞争需要;而且,当需要增加新的基站时,需要对现场重新进行干扰模拟测试,将再次耗费大量的人力物力。
发明内容
本发明的目的是提供一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置,以解决现有技术干扰测试效率低的问题,大大获得干扰数据的效率。
本发明提供一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,包括:
获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离、干扰基站参数;根据所述室外距离和干扰基站参数得到所述目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率;
获取所述目标建筑的信号穿透损耗值,并根据所述单位室外墙面信号功率和所述信号穿透损耗值得到所述目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率,所述单位室内墙面信号功率作为虚拟天线的发射信号功率;
根据所述虚拟天线发射的单位室内墙面信号功率,以及所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离得到所述目标终端处的单位室外信号功率;对所述单位室外信号功率进行所述目标建筑的墙面积分,得到所述目标终端处的室外信号功率。
本发明提供一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置,包括:获取模块和处理模块;所述处理模块包括室外处理单元和第一室内处理单元;其中,
所述获取模块,用于获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离、干扰基站参数;以及所述目标建筑的信号穿透损耗值、所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离;
所述室外处理单元,用于根据所述室外距离和干扰基站参数得到所述目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率;
所述第一室内处理单元,用于根据所述单位室外墙面信号功率和所述信号穿透损耗值得到所述目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率,所述单位室内墙面信号功率作为虚拟天线的发射信号功率;还用于根据所述单位室内墙面信号功率以及所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离得到所述目标终端处的单位室外信号功率;并对所述单位室外信号功率进行所述目标建筑的墙面积分,得到所述目标终端处的室外信号功率。
本发明的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法及装置,通过将室外无线网络信号到室内的传播划分为室外传播部分、墙体穿透部分和室内传播部分,可以快速且精确的得到目标终端处的干扰水平,该预测方法为工程中室内无线网络的规划和设计提供了一种科学依据,避免了技术人员需要现场模拟测试,提高了室内无线网络规划和设计的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的流程示意图;
图2为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的传播过程示意图一;
图3为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的传播过程示意图二;
图4为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的曲面积分示意图;
图5为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的主要技术方案为,提供了一种可以提供预测室外无线网络对室内无线网络的干扰情况的方法和装置,该干扰预测方法将室外无线网络对室内无线网络的干扰计算划分为室外传输和室内传输两个部分,首先得到目标建筑的室外墙面的单位室外墙面信号功率,该功率减去信号穿透损耗值后可以得到目标建筑的室内墙面的单位室内墙面信号功率,该单位室内墙面信号功率相当于一虚拟发射源即虚拟天线,根据该虚拟天线可以得到目标终端处的单位室外信号功率,对该单位室外信号功率进行目标建筑的墙面积分后,即可得到所述目标终端处的室外无线网络对室内无线网络的干扰水平。
下面通过附图和具体实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的流程示意图,本实施例的干扰预测方法将室外无线网络信号到室内的传播划分为室外传播部分、墙体穿透部分和室内传播部分三个方面,对室外信号在上述三个部分的传播分别采取相应的计算方法。
为使得本实施例的干扰预测方法更加清楚的说明,可以结合参见图2和图3,图2为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的传播过程示意图一,图3为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的传播过程示意图二。结合图1、图2和图3所示,本实施例的干扰预测方法可以包括以下步骤:
步骤101、获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离,以及干扰基站参数;
首先,需要获取室外信号的无线传播参数,例如,室外距离和干扰基站参数。该室外距离指的是室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑外墙面的距离。实际测量时,可以用GPS测量得到室外干扰基站的经纬度坐标(可以称为第一经纬度坐标),以及目标建筑的经纬度坐标(可以称为第二经纬度坐标),并根据上述的第一经纬度坐标和第二经纬度坐标得到所述的室外距离。
需要获取的干扰基站参数可以包括室外干扰基站所发射的载波频率,以及基站天线高度等。
步骤102、根据室外距离和干扰基站参数得到目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率;
在步骤101中获取了相关的室外传播计算所需参数后,可以使用室外传播模型计算室外干扰基站到目标建筑处室外墙面上极小面积为dsi的墙面上的信号功率dPi,该dPi即为目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率。该室外传播模型一般采用COST231-Hata模型,该模型的计算公式为:
L=46.3+33.9lgf-13.82lghb-α(hm)+(44..9-6.55lghb)lgd+Cm..........(1)
其中,α(hm)=(1.1lgf-0.7)hm-(1.56lgf-0.8)
式中:L-路径损耗;
hm-接收天线的高度,单位m;其中,该接收天线为被测点的高度,即为室外墙面到地面的高度;
f-载波频率,单位MHz;
hb-基站天线高度,单位m;
d-移动台到基站天线的距离,即为步骤101中计算得到的室外距离,单位Km,其中,移动台即为目标终端(被测点);
Cm-大城市中心校正因子,
所述单位室外墙面信号功率=基站的发射功率Ps-路径损耗L,一般计量单位为dB或者dBm。
由于室外干扰基站到目标建筑的距离通常远远大于墙面的长度、宽度,因此,由上述室外传播模型的公式可以得到,室外信号传播到目标建筑墙面的任意一处的功率dPi是一致的。
步骤103、获取所述目标建筑的信号穿透损耗值,并根据单位室外墙面信号功率和信号穿透损耗值,得到目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率;
室外干扰基站发射的无线信号通过目标建筑的墙壁后传入室内,在信号穿透墙壁的过程中存在损耗Li,该Li即为信号穿透损耗值。通常可以根据信号穿透损耗值表获取得到该目标建筑的信号穿透损耗值,该信号穿透损耗值可以为根据经验确定和选取。例如,物体阻挡/穿透损耗值可以参见如下的表1,其中,该表1仅为示例,损耗值目前大多都是采取的经验值,由实测中测量得来。其数值与墙壁所使用的材质有关,实际实施中该数值可有变更:
表1
  材料类型   损耗
  有非金属窗的混凝土墙   7dB
  无窗的混凝土墙   10-20dB
  混凝土楼板   10dB
  金属楼梯   5dB
  厚玻璃   5-10dB
  木墙   4dB
上述的单位室外墙面信号功率在穿透墙壁进入室内后,可以得到目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率,该单位室内墙面信号功率可以为dP′i,其可以按照如下公式计算:
dP′i=dPi-Li..................................(2)
单位室内墙面信号功率所表示的室外信号可以作为虚拟发射源(虚拟天线)ωi,其发射的信号功率为dP′i。通过引入信号穿透损耗值,在无线信号室外传播与室内传播之间构建了关系,可以获得更为精确计算的传播信号。
步骤104、初始化待进行预测的室内目标终端Oj的坐标;
步骤105、根据单位室内墙面信号功率以及室内墙面到目标终端的第一室内距离得到目标终端处的单位室外信号功率;
在步骤103中确定了目标建筑的室内墙面处的虚拟天线ωi之后,可以根据室内传播模型计算虚拟天线ωi的发射信号传播到目标终端Oj处的功率dPωi,该功率可以称为单位室外信号功率。室内传播模型可以采用马特内-马恩纳模型,该模型的公式如下:
dPωi=Pt+Ga-Lj-(32.4+201gf(MHz)+201gd(km))-Ld...............(3)
其中,dPωi:预测点(即目标终端)的信号功率;
Pt:虚拟天线的发射功率,即步骤103中得到的单位室内墙面信号功率;
Ga:天线增益;
Lj:介质衰减,其中,介质是指墙、门、玻璃或钢筋框架等,介质衰减指的是在穿透这些介质时的衰减;
32.4+20Lg(f)+20Lg(d):自由空间损耗;
f为信号频率;
d为目标终端到发射源的距离(即第一室内距离);
Ld:自由因子衰减;
其中,由于虚拟发射源ωi不是实际的发射天线,因此,上式中的Pt和Ga可以取值为0。
步骤106、对所述单位室外信号功率进行目标建筑的墙面积分,得到目标终端处的室外信号功率;
因为目标建筑受室外干扰基站照射的曲面为S,对墙面S上极小面积为dsi的墙面上的室外信号虚拟发射源ωi发射到目标终端Oj的信号功率dPωi进行曲面积分,曲面为照射墙面S,即可得到室外信号在目标终端处的功率Pout。
该曲面积分的原理可以参见图4,图4为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法实施例的曲面积分示意图。由于在同样的发射和传播条件下,dPωi的值只与距离d有关,因此,在对dPωi的曲面积分中的主要变量即为d。如图4所示,d以图中的D i+1表示,对于墙面上的不同点,D i+1是不同的,为计算该D i+1的数值,需要用到Di、dx和dy,上述参数的含义可以参见图4中的表示,其中,Di为目标终端Oj到目标建筑室内墙面的垂直距离,Di+1即为墙面上除Di所对的点外其他任意点到被测点的距离。积分公式如下:
Pout = ∫ ∫ S dP ωi . . . ( 4 )
Pout = ∫ ∫ S Pt + Ga - Lj - { 32.4 + 20 lgf + 10 lg [ ( D i ) 2 + ( dl ) 2 ] } - Ld . . . ( 5 )
Pout =
∫ ∫ S Pt + Ga - Lj - { 32.4 + 20 lgf + 10 lg [ ( D i ) 2 + ( dx ) 2 + ( dy ) 2 ] } - Ld . . . ( 6 )
在上式中,根据图4中所示出的Di、Di+1、dx和dy的关系可知,(Di+1)2=(dx)2+(dy)2+(Di)2,再根据公式(3)中为20lgd,因此,需要再对(dx)2+(dy)2+(Di)2进行开根号计算后就可以得到上述的公式(5)和公式(6)。
该干扰预测方法,通过将室外信号向室内传播的过程分为室外传播部分、墙体穿透部分和室内传播部分三个方面,精确得到了室外信号传播到室内目标终端处的信号功率,该信号功率可以表示室外无线网络对室内无线网络的干扰水平;而且,相对于现有技术,本实施例的干扰预测方法中的相关参数的获取可以由室内无线网络规划和设计的相关资料中或者其他记载资料中较为容易的获得,可以快速得到干扰预测结果,避免了技术人员到现场模拟测试,节省了干扰预测的成本,提高了干扰测试的效率;且可以大大提高室内无线网络规划和设计的效率。
进一步的,为更加全面的反应室外无线网络对室内无线网络的干扰状况,可以采用Ec/Io表示干扰水平,该Ec/Io表示目标终端处的信噪比,其中,室内信号功率Pin为有用信号,室外信号功率Pout为噪声。并可以继续执行如下的步骤107-步骤110。
步骤107、根据室内天线参数、以及室内天线到目标终端的第二室内距离获得目标终端处的室内信号功率;
该室内信号功率也可以根据马特内-马恩纳模型计算得到,根据该模型,需要获取室内天线发射信号的信号频率,室内天线α到目标终端Oj的第二室内距离,室内天线的输出口电平和天线增益等。再根据上述的室内传播模型即马特内-马恩纳模型计算得到室内天线α到目标终端Oj的室内信号功率Pin。
步骤108、根据室外信号功率和室内信号功率得到Ec/Io。
在得到目标终端处的室外信号功率Pout和室内信号功率Pin的基础上,可以进行计算得到目标终端Oj处的Ec/Io值:
Ec / Io =
Pin Pout = Pin ∫ ∫ S Pt + Ga - Lj - { 32.4 + 20 lgf + 10 lg [ ( D i ) 2 + ( dx ) 2 + ( dy ) 2 ] } - Ld . . . ( 8 )
该Ec/Io可以表示在目标终端的位置,室外信号的信号功率所占的总信号功率的比例,相对于现有技术中的只用信号功率来表示干扰水平,该Ec/Io可以更加全面的反应室外无线网络对室内无线网络的干扰状况,有利于工程技术人员在网络实施前较全面的掌握室内无线网络覆盖水平,从而可以有效地不断调整和优化规划和设计方案,使得室内无线网络规划和设计的效果更加完善。
步骤109、判断是否遍历室内覆盖区域,若是,则结束;否则,执行步骤110;
该判断是否遍历室内覆盖区域,主要是指,在目标建筑的室内可以自主设计多个测试点,对于每一个测试点都按照本实施例的干扰预测方法得到该测试点的Ec/Io;当测试完一个测试点后,判断室内所有的测试点是否均测试完毕,若是,则结束,从而获得室内覆盖所有区域的Ec/Io水平;否则,执行步骤110。
步骤110、移动到下个待预测点,并返回执行步骤104。
本实施例的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,通过将室外无线网络信号到室内的传播划分为室外传播部分、墙体穿透部分和室内传播部分,可以快速且精确的得到目标终端处的干扰水平,该预测方法为工程中室内无线网络的规划和设计提供了一种科学依据,避免了技术人员需要现场模拟测试,提高了室内无线网络规划和设计的效率。
图5为本发明室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置实施例的结构示意图,该干扰预测装置可以执行本发明任意实施例所述的干扰预测方法。如图5所示,本实施例的干扰预测方法可以包括获取模块11和处理模块12,其中,处理模块12包括室外处理单元13和第一室内处理单元14。
获取模块11,可以获取在进行干扰预测时所用到的相关参数,例如,室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离、干扰基站参数;以及所述目标建筑的信号穿透损耗值、所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离。
其中,所述干扰基站参数可以包括:所述室外干扰基站所发射的载波频率,以及基站天线高度。
处理模块12中的室外处理单元13可以根据获取模块11获取得到的所述室外距离和干扰基站参数得到所述目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率;
第一室内处理单元14可以根据获取模块11获取得到的所述单位室外墙面信号功率和所述信号穿透损耗值,得到所述目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率;
此外,第一室内处理单元14还可以根据所述单位室内墙面信号功率以及所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离得到所述目标终端处的单位室外信号功率;并对所述单位室外信号功率进行所述目标建筑的墙面积分,得到所述目标终端处的室外信号功率。
进一步的,获取模块11还可以获取室内天线参数,以及所述室内天线到所述目标终端的第二室内距离;其中,所述室内天线参数可以包括:所述室内天线的信号频率,以及所述室内天线的输出口电平和天线增益。
处理模块12还可以包括第二室内处理单元15和干扰结果单元16,其中,第二室内处理单元15根据获取模块11得到的所述室内天线参数和所述第二室内距离获得所述目标终端处的室内信号功率。干扰结果单元16可以根据所述第一室内处理单元14得到的室外信号功率以及所述第二室内处理单元15得到的室内信号功率获得Ec/Io。
本实施例的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置,通过设置获取模块和处理模块,将室外无线网络信号到室内的传播划分为室外传播部分、墙体穿透部分和室内传播部分,可以快速且精确的得到目标终端处的干扰水平,避免了技术人员需要现场模拟测试,提高了室内无线网络规划和设计的效率。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,其特征在于,包括:
获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离、干扰基站参数;根据所述室外距离和干扰基站参数得到所述目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率;
获取所述目标建筑的信号穿透损耗值,并根据所述单位室外墙面信号功率和所述信号穿透损耗值得到所述目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率,所述单位室内墙面信号功率作为虚拟天线的发射信号功率;
根据所述虚拟天线发射的单位室内墙面信号功率,以及所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离得到所述目标终端处的单位室外信号功率;对所述单位室外信号功率进行所述目标建筑的墙面积分,得到所述目标终端处的室外信号功率。
2.根据权利要求1所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,其特征在于,所述获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离,包括:
利用GPS测量得到所述室外干扰基站的第一经纬度坐标,以及所述目标建筑的第二经纬度坐标,并得到所述第一经纬度坐标和第二经纬度坐标之间的室外距离。
3.根据权利要求1所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,其特征在于,所述获取干扰基站参数,包括:
获取所述室外干扰基站所发射的载波频率,以及基站天线高度。
4.根据权利要求1所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,其特征在于,所述获取所述目标建筑的信号穿透损耗值,包括:
根据信号穿透损耗值表获取得到所述目标建筑的信号穿透损耗值。
5.根据权利要求1-4任一所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,其特征在于,还包括:
根据室内天线参数、所述室内天线到所述目标终端的第二室内距离获得所述目标终端处的室内信号功率;
根据所述室外信号功率和室内信号功率得到Ec/Io,所述
Figure FDA0000472777510000021
其中,所述Pin表示所述目标终端处的室内信号功率,所述Pout表示所述目标终端处的室外信号功率。
6.根据权利要求5所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测方法,其特征在于,所述室内天线参数包括:
所述室内天线的信号频率,以及所述室内天线的输出口电平和天线增益。
7.一种室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置,其特征在于,包括获取模块和处理模块;所述处理模块包括室外处理单元和第一室内处理单元;其中,
所述获取模块,用于获取室外干扰基站到目标终端所在的目标建筑的室外距离、干扰基站参数;以及所述目标建筑的信号穿透损耗值、所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离;
所述室外处理单元,用于根据所述室外距离和干扰基站参数得到所述目标建筑的室外墙面的单位面积上的单位室外墙面信号功率;
所述第一室内处理单元,用于根据所述单位室外墙面信号功率和所述信号穿透损耗值得到所述目标建筑的室内墙面的单位面积上的单位室内墙面信号功率,所述单位室内墙面信号功率作为虚拟天线的发射信号功率;还用于根据所述单位室内墙面信号功率以及所述室内墙面到所述目标终端的第一室内距离得到所述目标终端处的单位室外信号功率;并对所述单位室外信号功率进行所述目标建筑的墙面积分,得到所述目标终端处的室外信号功率。
8.根据权利要求7所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置,其特征在于,所述干扰基站参数,包括:所述室外干扰基站所发射的载波频率,以及基站天线高度。
9.根据权利要求7或8所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置,其特征在于,
所述获取模块,还用于获取室内天线参数,以及所述室内天线到所述目标终端的第二室内距离;
所述处理模块还包括:
第二室内处理单元,用于根据所述获取模块得到的所述室内天线参数和所述第二室内距离获得所述目标终端处的室内信号功率;
干扰结果单元,用于根据所述第一室内处理单元得到的室外信号功率以及所述第二室内处理单元得到的室内信号功率获得Ec/Io,所述
Figure FDA0000472777510000031
其中,所述Pin表示所述目标终端处的室内信号功率,所述Pout表示所述目标终端处的室外信号功率。
10.根据权利要求9所述的室外无线网络对室内无线网络的干扰预测装置,其特征在于,所述室内天线参数,包括:所述室内天线的信号频率,以及所述室内天线的输出口电平和天线增益。
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