CN102651872B - 干扰无线信号的预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干扰无线信号的预测方法及装置，方法包括：根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数，获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率；根据室内传播模型和出射信号功率，获取单条基站无线信号在室内终端位置处的室外信号功率；根据室内传播模型，获取单条室内无线信号在室内终端位置处的室内信号功率；根据室外信号功率和室内信号功率获取有用信号比例。根据本发明的干扰无线信号的预测方法及装置，能够以较小的计算量有效预测出室外无线信号对室内无线信号的干扰程度。

Description

干扰无线信号的预测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，尤其涉及一种干扰无线信号的预测方法及装置。

背景技术

随着移动通信网络的飞速发展，无线网络已经被越来越多的用户使用。其中，对室内无线网络合理规划是保证室内无线信号畅通的首要因素。

由于室外的基站天线所发出的无线信号会对室内天线发出的无线信号造成一定的干扰。因此，需要对室外的基站天线对室内天线的干扰程度作出预测，以便在后续对室内无线网络进行规划时，根据所预测的干扰程度进行控制和协调，以便使室内终端无线信号维持在良好的程度，保证终端用户通话的顺畅，其中，干扰程度以有用信号在终端位置处的比例来衡量，即有用信号比例为室内信号功率/（室外信号功率+室内信号功率），这是由于，对于室内终端来说，室内天线发出的信号才是室内终端所需要的，室外天线发出的信号对室内终端是一种干扰。

综上，需要一种简单可行的方法，来预测室外无线信号对室内无线信号的干扰。

发明内容

本发明提供一种干扰无线信号的预测方法及装置，用于预测室外无线信号对室内无线信号的干扰。

本发明第一方面提供一种干扰无线信号的预测方法，包括:

根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数，获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率；

根据室内传播模型和所述出射信号功率，获取所述单条基站无线信号在所述室内终端位置处的室外信号功率；

根据所述室内传播模型获取单条室内无线信号在所述室内终端位置处的室内信号功率；

根据所述室外信号功率和所述室内信号功率获取有用信号比例，。

本发明的另一个方面是提供一种干扰无线信号的预测装置，包括:

获取出射信号功率模块，用于根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数获取所述单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率；

获取室外功率模块，根据室内传播模型和所述出射信号功率获取所述单条基站无线信号在所述室内终端位置处的室外信号功率；

获取室内功率模块，用于根据所述室内传播模型获取所述单条室内无线信号在所述室内终端位置处的室内信号功率；

获取有用信号比例模块，用于根据所述室外信号功率和所述室内信号功率获取有用信号比例。

本发明提供的干扰无线信号的预测方法及装置，通过单条基站无线信号在室外的几何光学传输路径，来计算该单条基站无线信号的在室内室内终端处的室外信号功率，最终获取室内终端处的有用信号比例，不仅能够对室外无线信号对室内无线信号的干扰程度做出有效预测，而且计算量小，方便快捷，成本较低。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的干扰无线信号的预测方法的流程示意图；

图2A为根据本发明另一实施例的干扰无线信号的预测方法的流程示意图；

图2B为基站发射的单条基站无线信号到达墙面的示意图；

图3为根据本发明另一实施例的干扰无线信号的预测装置的结构示意图；

图4为根据本发明再一实施例的干扰无线信号的预测装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种干扰无线信号的预测方法，其适用于干扰无线信号的预测装置。该干扰无线信号的预测装置通过基站发出的单条基站无线信号在室内、墙体和室外的几何光学的传输路径，来获取该单条基站无线信号在室内终端位置处的室外信号功率，并通过室内传播模型获取室内天线在该室内终端位置处的室内信号功率，通过室内信号功率/（室外信号功率+室内信号功率）来获取有用信号比例，该有用信号比例越大，说明室外无线信号对室内无线信号的干扰越小。

如图1所示，为根据本实施例的干扰无线信号的预测方法的流程示意图。

步骤101，根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率。

本实施例中将单条基站无线信号看作一条光线，该光线按照其几何光学特性进行传输，例如在室外和室内均按照直线进行传输，遇到墙体时按照折射定律进行传输。

步骤102，根据室内传播模型和出射信号功率，获取单条基站无线信号在室内终端位置处的室外信号功率。

室内传播模型也有很多，例如室内通用传播模型、自由空间传播模型、Chan模型、马特内-马恩纳模型、衰减因子模型以及Keenan-Motley模型等，具体如何根据这些室内传播模型来获取室外信号功率，现有技术中已经有很多方法，在此不再赘述。

步骤103，根据室内传播模型，获取单条室内无线信号在室内终端位置处的室内信号功率。

室内传播模型如上，在此不再赘述。单条室内无线信号指的是将室内天线的无线信号看作一条光线，该光线按照其几何光学特性进行传输，例如在室内按照直线进行传输，遇到墙体时按照折射定律进行传输。

步骤104，根据室外信号功率和室内信号功率获取有用信号比例。

对于室内终端而言，其接收到的室内天线发送的无线信号才是有用的信号，因此，该有用信号比例代表能被室内终端真正用到的信号比例，该有用信号比例越大，代表室外无线信号对室内无线信号的干扰越小，即来自基站的无线信号对室内天线给室内终端的无线信号的干扰越小。

本实施例通过单条基站无线信号在室外的几何光学传输路径，来计算该单条基站无线信号的在室内终端处的室外信号功率，最终获取室内终端处的有用信号比例，不仅能够对室外无线信号对室内无线信号的干扰程度做出有效预测，而且计算量小，方便快捷，成本较低。

可选地，在步骤101之前，还包括：

根据所述基站位置、单条基站无线信号的几何光学传输路径、室内终端位置以及墙体厚度，确定所述单条基站无线信号从室外射入室内的入射点位置和出射点位置。

具体地，基站侧为室外，室内终端侧为室内。基站位置和室内终端位置可以通过GPS进行获取，墙体的厚度可以通过实际测量得出。

这样，步骤101具体可包括：

步骤101a：根据室外传播模型获取单条基站无线信号在入射点位置处的入射信号功率；

现有技术中的室外传播模型有很多，例如Longley-Rice模型、Durkin模型、Okumura模型、Hata模型以及Walfisch-Bertoni模型等等。具体如何根据这些室外传播模型来获取入射信号功率，现有技术中已经有很多方法，在此不再赘述。

步骤101b：根据入射信号功率和墙体穿透损耗函数获取单条基站无线信号在出射点位置处的出射信号功率。

具体地，通过入射信号功率和墙体穿透损耗函数获取穿透损耗功率，然后通过入射信号功率和穿透损耗功率获取出射信号功率，即出射信号功率=入射信号功率—穿透损耗功率。该穿透损耗功率指的是该单条基站无线信号在穿过墙体时所损耗的功率。

实施例二

本实施例基于实施例一提供一种较为具体的干扰无线信号的预测方法。

下面，将结合图2A所示的基站21、墙体22和室内终端23，以及单条基站无线信号24来具体说明干扰无线信号的预测方法。需要说明的是，下面所示的坐标均为位于同一平面直角坐标系的坐标，且根据象限带有符号。

步骤201，根据投影函数将基站位置和室内终端位置转换成平面直角坐标。

该步骤中的投影函数可以采用墨卡托(Mercator)投影函数、高斯-克吕格投影函数、通用横轴墨卡托投影函数以及兰勃特等角投影函数。具体如何将采用经纬度表示的基站位置和室内终端位置转换成平面直角坐标，属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中采用下述公式表示转换成平面直角坐标后的基站位置A和室内终端位置B。即：

基站21的基站位置的坐标为（X_a，Y_a），以下用A（X_a，Y_a）来表示，室内终端23的坐标为（X_b，Y_b），以下用B（X_b，Y_b）来表示。平面直角坐标系可以以入射点所在的墙面为X轴坐标，以平行于地面且垂直于X轴坐标的直线为Y轴坐标，坐标原点为从基站21发出的无线信号在入射点所在的墙面最靠近基站一侧的一点，即从基站会发出多各单条基站无线信号，其在墙面时有一定的照射范围，如图2B所示的。本实施例中设定单条基站无线信号在墙面最靠近基站一侧的一点为两墙面交界处，即以两墙面交界处的点为坐标原点，即图2A中的O点。

步骤202，根据基站位置、室内终端位置和折射公式获取单条基站无线信号24在墙体22的入射点位置和出射点位置，其中，单条无线信号24在入射点的入射角和在出射点的出射角相同。

具体地，将入射点位置设为C（X_c，Y_c），出射点位置设为E（X_e，Y_e），这样，单条无线信号24的入射角为α，出射角与入射角一致，均为α，折射角为β，sinα/sinβ=n，n为折射率，n=ε₁/ε₂，ε₁为室外空气的介电常数，ε₂为墙体的介电常数。

从图2A中可以看出，tanα=（X_c-X_a）/Y_a，即α=arctan[（X_c-X_a）/Y_a]，X_d=X_c+htanβ，tanα=(X_b-X_e)/(Y_b-h)，其中，h为墙体的厚度。

根据上述方程组，可以根据已知的A（X_a，Y_a）、B（X_b，Y_b）和墙体厚度h获取X_c、Y_c、X_e和Y_e，以及入射角α，这样就可以知道入射点位置C（X_c，Y_c）和出射点位置E（X_e，Y_e）。

步骤203，根据COST231-Hata传播模型获取单条基站无线信号24在入射点位置处的功率P₁。

其中，COST231-Hata传播模型为：

P₁=46.3+33.9lgf-13.82h_b-α（h_m）+(44.9-6.55lgh_b)lgd+C_m

其中，f为载波频率，h_b为基站天线距离地面的垂直高度，d为室内终端23与基站21的距离，C_m为大城市中心校正因子，当位于中等城市和郊区中心区时，C_m为0dB，当位于一般大城市中心时，C_m为3dB，划分中等城市、郊区中心区和一般大城市中心一般按照建筑物的稠密度以及常驻人口的稠密度进行划分，具体根据哪种指标进行划分均属于现有技术，在此不再赘述。另外，α（h_m）=(1.11lgf-0.7)h_m-(1.56lgf-0.8)，h_m为入射点距离地面的垂直高度。需要指出的是，这里基站天线的高度为基站天线距离地面的高度。

这样，本步骤就得到了单条基站无线信号24在入射点位置C处的功率P₁。

步骤204，根据入射信号功率与墙体穿透损耗函数的乘积获取穿透损耗功率，并根据入射信号功率和穿透损耗功率之差获取单条基站无线信号在出射点位置处的出射信号功率，其中，墙体穿透损耗函数为h为墙体的厚度，α为单条无线信号24的电磁波的衰减常数，β为折射角。

即，穿透损耗功率出射信号功率P₃=P₁-P₂。

步骤205，根据马特内-马恩纳模型获取单条基站无线信号在室内终端位置处的室外信号功率。

具体地，P_室外=P₃+Ga-L_j-（32.4+20lgf+20lgD1）-L_D1

其中，P_室外为室内终端处的室外信号功率，即单条基站无线信号24在室内终端23处产生的信号功率，Ga为基站天线增益，L_j为介质衰减，介质可以理解为空气，（32.4+20lgf+20lgD1）为自由空间损耗，D1为出射点到室内终端的位置，即L_D1为自由因子衰减。

步骤206，根据马特内-马恩纳模型获取单条室内无线信号在室内终端位置处的室内信号功率。

该步骤同样采用马特内-马恩纳模型来获取室内终端处的室内信号功率P_室内，具体为：

P_室内=P_t+Ga-L_j-（32.4+20lgf+20lgD2）-L_D2

其中，P室内为室内终端处的室内信号功率，即室内天线在室内终端处产生的信号功率，P_t为室内天线输出口功率，Ga为室内天线增益，L_j为介质衰减，（32.4+20lgf+20lgD2）为自由空间损耗，D2为室内天线到室内终端的位置,L_D2为自由因子衰减。

步骤207，获取无线信号的有用信号比例，该有用信号比例=P_室内/（P_室外+P_室内）。

根据本实施例干扰无线信号的预测方法，通过单条基站无线信号在室内和室外的几何光学传输路径，来计算该单条基站无线信号的在室内室内终端处的室外信号功率，最终获取室内终端处的有用信号比例，不仅能够对室外无线信号对室内无线信号的干扰程度做出有效预测，而且计算量小，方便快捷，成本较低。

实施例三

本实施例提供一种干扰无线信号的预测装置，用于执行实施例一的干扰无线信号的预测方法。

如图3所示，为根据本实施例的干扰无线信号的预测装置的结构示意图。该干扰无线信号的获取出射信号功率模块302、获取室外功率模块303、获取室内功率模块304和获取有用信号比例模块305。

其中，获取出射信号功率模块302用于根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率；获取室外功率模块303与获取出射信号功率模块302连接，用于根据室内传播模型和出射信号功率获取单条基站无线信号在室内终端位置处的室外信号功率；获取室内功率模块304用于根据室内传播模型获取单条室内无线信号在室内终端位置处的室内信号功率；获取有用信号比例模块305分别与获取室外功率模块303、获取室内功率模块304连接，用于根据室外信号功率和室内信号功率获取有用信号比例。

该干扰无线信号的预测装置具体操作方式与实施例一一致，在此不再赘述。

根据本实施例的干扰无线信号的预测装置，通过单条基站无线信号在室内和室外的几何光学传输路径，来计算该单条基站无线信号的在室内室内终端处的室外信号功率，最终获取室内终端处的有用信号比例，不仅能够对室外无线信号对室内无线信号的干扰程度做出有效预测，而且计算量小，方便快捷，成本较低。

可选地，本实施例的干扰无线信号的预测装置还包括：获取位置模块301，该获取位置模块301与获取出射信号功率模块302连接，用于根据所述基站位置、单条基站无线信号的几何光学传输路径、室内终端位置以及墙体厚度，确定所述单条基站无线信号从室外射入室内的入射点位置和出射点位置。

实施例四

本实施例对实施例三的干扰无线信号的预测装置做进一步具体说明。

如图4所示，为根据本实施例的干扰无线信号的预测装置的结构示意图，包括获取位置模块301、获取出射信号功率模块302、获取室外功率模块303、获取室内功率模块304和获取有用信号比例模块305。

其中，获取位置模块301包括转换子模块401和获取子模块402，具体地，转换子模块401用于根据投影函数将基站位置和室内终端位置转换成平面直角坐标；获取子模块402与转换子模块401连接，用于根据基站位置、室内终端位置和折射公式获取单条基站无线信号在墙体的入射点位置和出射点位置，单条无线信号在入射点的入射角和在出射点的出射角相同。

其中，获取出射信号功率模块302包括获取入射信号功率子模块403和获取出射信号功率子模块404。具体地，获取入射信号功率子模块403分别与获取子模块402和获取出射信号功率子模块404连接，用于根据室外传播模型获取单条基站无线信号在入射点位置处的入射信号功率；获取出射信号功率子模块404分别与获取入射信号功率子模块403、获取室外功率模块303连接，用于根据入射信号功率和墙体穿透损耗函数获取单条基站无线信号在出射点位置处的出射信号功率。室内传播模型可以为马特内-马恩纳模型。

更为具体地，获取入射信号功率子模块403用于：

根据COST231-Hata传播模型获取入射点位置处的单条基站无线信号的功率P₁；

其中，COST231-Hata传播模型为：

P₁=46.3+33.9lgf-13.82h_b-α（h_m）+(44.9-6.55lgh_b)lgd+C_m

其中，f为载波频率，h_b为基站天线距离地面的垂直高度，d为室内终端与基站的距离，C_m为大城市中心校正因子，α（h_m）=(1.11lgf-0.7)h_m-(1.56lgf-0.8)，h_m为入射点距离地面的垂直高度。

获取出射信号功率子模块404具体用于：

根据入射信号功率与墙体穿透损耗函数的乘积获取出射点位置处的单条基站无线信号的出射信号功率；

其中，墙体穿透损耗函数为h为墙体的厚度，α为单条无线信号的电磁波的衰减常数，β为折射角。

其余模块均与实施例三一致，在此不再赘述。室内传播模型可以为马特内-马恩纳模型。

根据本实施例的干扰无线信号的预测装置，通过单条基站无线信号在室内和室外的几何光学传输路径，来计算该单条基站无线信号的在室内室内终端处的室外信号功率，最终获取室内终端处的有用信号比例，不仅能够对室外无线信号对室内无线信号的干扰程度做出有效预测，而且计算量小，方便快捷，成本较低。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各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，执行包括上述各方法实施例的步骤；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：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (2)

1.一种干扰无线信号的预测方法，其特征在于，包括:

根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数，获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率；

根据室内传播模型和所述出射信号功率，获取所述单条基站无线信号在室内终端位置处的室外信号功率；

根据所述室内传播模型，获取单条室内无线信号在所述室内终端位置处的室内信号功率；

根据所述室外信号功率和所述室内信号功率获取有用信号比例；

所述根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数，获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率之前，还包括：

根据所述基站位置、单条基站无线信号的几何光学传输路径、室内终端位置以及墙体厚度，确定所述单条基站无线信号从室外射入室内的入射点位置和出射点位置；

所述获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率，具体为：

根据室外传播模型获取所述单条基站无线信号在所述入射点位置处的入射信号功率；

根据所述入射信号功率和墙体穿透损耗函数获取所述单条基站无线信号在所述出射点位置处的出射信号功率；

所述根据所述基站位置、单条基站无线信号的几何光学传输路径、室内终端位置以及墙体厚度，确定所述单条基站无线信号从室外射入室内的入射点位置和出射点位置，具体为：

根据投影函数将所述基站位置和所述终端位置转换成平面直角坐标；

根据所述基站位置、所述终端位置和折射公式获取所述单条基站无线信号在所述墙体的入射点位置和出射点位置；

其中，所述单条基站无线信号在所述入射点的入射角和在所述出射点的出射角相同；

所述根据室外传播模型，获取所述单条基站无线信号在所述入射点位置处的入射信号功率包括：

根据COST231-Hata传播模型获取所述入射点位置处的单条基站无线信号的入射信号功率P₁；

其中，所述COST231-Hata传播模型为：

P₁＝46.3+33.9lgf-13.82h_b-α(h_m)+(44.9-6.55lgh_b)lgd+C_m

其中，f为载波频率，h_b为基站天线距离地面的垂直高度，d为所述终端与所述基站的距离，C_m为大城市中心校正因子，α(h_m)＝(1.11lgf-0.7)h_m-(1.56lgf-0.8)，h_m为所述入射点距离地面的垂直高度；

根据所述入射信号功率和墙体穿透损耗函数获取所述单条基站无线信号在所述出射点位置处的出射信号功率包括：

根据所述入射信号功率与所述墙体穿透损耗函数的乘积获取穿透损耗功率，并根据所述入射信号功率和所述穿透损耗功率之差获取所述单条基站无线信号在所述出射点位置处的出射信号功率：

其中，所述墙体穿透损耗函数为h为所述墙体的厚度，α为单条无线信号的电磁波的衰减常数，β为折射角。

2.一种干扰无线信号的预测装置，其特征在于，包括:

获取出射信号功率模块，用于根据室外传播模型和墙体穿透损耗函数获取单条基站无线信号从室外射入室内位置处的出射信号功率；

获取室外功率模块，根据室内传播模型和所述出射信号功率获取所述单条基站无线信号在所述室内终端位置处的室外信号功率；

获取室内功率模块，用于根据所述室内传播模型获取单条室内无线信号在所述室内终端位置处的室内信号功率；

获取有用信号比例模块，用于根据所述室外信号功率和所述室内信号功率获取有用信号比例；

获取位置模块，用于根据所述基站位置、单条基站无线信号的几何光学传输路径、室内终端位置以及墙体厚度，确定所述单条基站无线信号从室外射入室内的入射点位置和出射点位置；

所述获取出射信号功率模块包括：

获取入射信号功率子模块，用于根据室外传播模型获取所述单条基站无线信号在所述入射点位置处的入射信号功率；

获取出射信号功率子模块，用于根据所述入射信号功率和墙体穿透损耗函数获取所述单条基站无线信号在所述出射点位置处的出射信号功率；

所述获取位置模块包括：

转换子模块，用于根据投影函数将所述基站位置和所述室内终端位置转换成平面直角坐标；

获取子模块，用于根据所述基站位置、所述室内终端位置和折射公式确定所述单条基站无线信号在所述墙体的入射点位置和出射点位置，所述单条基站无线信号在所述入射点的入射角和在所述出射点的出射角相同；

所述获取入射信号功率子模块具体用于：

根据COST231-Hata传播模型获取所述入射点位置处的单条基站无线信号的功率P₁；

其中，所述COST231-Hata传播模型为：

P₁＝46.3+33.9lgf-13.82h_b-α(h_m)+(44.9-6.55lghb)lgd+C_m

其中，f为载波频率，h_b为基站天线距离地面的垂直高度，d为所述室内终端与所述基站的距离，C_m为大城市中心校正因子，α(h_m)＝(1.11lgf-0.7)h_m-(1.56lgf-0.8)，h_m为所述入射点距离地面的垂直高度；

所述获取出射信号功率子模块具体用于：

根据所述入射信号功率与所述墙体穿透损耗函数的乘积获取穿透损耗功率，并根据所述入射信号功率和所述穿透损耗功率之差获取所述单条基站无线信号在所述出射点位置处的出射信号功率；

其中，所述墙体穿透损耗函数为h为所述墙体的厚度，α为单条无线信号的电磁波的衰减常数，β为折射角。