CN108235365B - 一种fdd-lte基站非中心频率电磁辐射预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FDD‑LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，其步骤如下：首先将非中心频率的下行传输带宽按资源块组(RBG)划分，根据FDD‑LTE基站下行物理层传输机制，结合基站数据业务流量，计算FDD‑LTE基站非中心频率的每组RBG所在频率物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)的传输时长，从而得到FDD‑LTE信号占空比，结合频谱分析仪测量到的每组RBG所在频率最大电磁辐射强度，最终得到FDD‑LTE基站非中心频率平均电磁辐射强度的预测结果。本发明根据FDD‑LTE非中心频率下行信号的传输情况，结合基站数据业务流量与排队模型计算来准确预测FDD‑LTE基站非中心频率平均电磁辐射强度。

Description

一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法
技术领域
本发明涉及一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法。
背景技术
目前关于长期演进频分双工技术(FDD-LTE)基站的电磁辐射研究，文献《In situLTE exposure of the general public:Characterization and extrapolation》(JosephW,Verloock L,Goeminne F,et al.In situ LTE exposure of the general public:Characterization and extrapolation[J].Bioelectromagnetics,2012,33(6):466.)通过测量同步信号和参考信号来预测FDD-LTE基站的最大电磁辐射强度；文献《Low-costextrapolation method for maximal LTE radio base station exposure estimation:test and validation》(Verloock L,Joseph W,Gati A,et al.Low-cost extrapolationmethod for maximal LTE radio base station exposure estimation:test andvalidation[J].Radiation Protection Dosimetry,2013,155(1):11-5.)通过测量物理广播信道(PBCH)来预测FDD-LTE基站的最大电磁辐射强度。这些文献提供的方法仅考虑了FDD-LTE基站中心频率处的最大电磁辐射强度，不能用于预测FDD-LTE基站非中心频率的平均电磁辐射强度。同时FDD-LTE基站非中心频率处的信号传输与中心频率处不同，FDD-LTE以资源块组(RBG)为单位分配给用户设备，在非中心频率处，不同组RBG所在频率上资源占用情况不一样，从而导致不同组RBG所在频率上的电磁辐射强度不同，需要采用新的方法来解决。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：
1)、FDD-LTE基站非中心频率的下行传输带宽上有物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)传输，将非中心频率的带宽按资源块组(RBG)划分，结合基站数据业务流量，计算每组RBG所在频率PDCCH和PDSCH的传输时长；
2)、通过步骤1)得到每组RBG所在频率PDCCH和PDSCH的传输时长，计算每组RBG所在频率上的FDD-LTE信号占空比；
3)、利用频谱分析仪测量每组RBG所在频率最大电磁辐射强度，结合步骤2)得到的每组RBG所在频率上的FDD-LTE信号占空比，计算FDD-LTE基站非中心频率的每组RBG所在频率平均电磁辐射强度。
上述的一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，所述步骤1)中，将FDD-
LTE基站下行传输带宽按RBG划分：
Figure BDA0001540113460000021
为中心频率处RBG所在频率范围：
Figure BDA0001540113460000022
Figure BDA0001540113460000023
为非中心频率的第i组RBG所在频率范围：
Figure BDA0001540113460000024
其中，fCF为中心频率，单位为MHz，BW为下行传输带宽，单位为MHz，m为BW带宽下RBG的数量，单位为个,
Figure BDA0001540113460000025
为一组RBG的频宽，单位为MHz，在20MHz下行带宽，BW为18MHz，m为25，在15MHz下行带宽，BW为13.5MHz，m为19；
每组RBG所在频率物理下行链路控制信道(PDCCH)的传输时长相同，计算如下：
Figure BDA0001540113460000026
其中，tPDCCH为PDCCH的传输时长，单位为ms，N为PDCCH占用单元的数量，单位为个，PDCCH占用单元数量根据基站数据业务流量确定，其值为单位时间内数据业务流量与用户平均速率的比值乘以用户平均占用单元数量。
PDSCH用于承载用户的数据业务，根据FDD-LTE资源分配规则建立多服务台混合制排队模型M/M/25/250来计算PDSCH传输时长。在排队模型M/M/25/250中，第一个字母M表示排队模型中数据业务到达过程服从泊松分布，第二个字母M表示数据业务服务时间服从负指数分布，第三个数字25表示排队模型服务台的数量，即每个FDD-LTE子帧上的25对RBG，第四个数字250表示系统容量。当PDCCH在不同的传输时长时，第i组RBG所在频率物理下行链路共享信道(PDSCH)的传输时长计算如下：
Figure BDA0001540113460000027
其中，tPDSCH为PDSCH的传输时长，单位为ms，si为第i组RBG所在频率上平均占用子帧的个数，单位为个，计算如下：
Figure BDA0001540113460000031
上式中，Πn为排队模型队列为n时的概率，计算如下：
Figure BDA0001540113460000032
上式中，ρ为服务强度，其值为单位时间到达数据业务流量与数据业务服务率的比值。
上述的一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，所述步骤2)中，根据步骤1)计算得到PDCCH和PDSCH的传输时长，每组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比计算如下：
Figure BDA0001540113460000033
其中，
Figure BDA0001540113460000034
为第i组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比，tPDCCH为PDCCH的传输时长，单位为ms，tPDSCH为PDSCH的传输时长，单位为ms。
上述的一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，所述步骤3)中，结合步骤2)得到的每组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比，FDD-LTE基站每组RBG所在频率平均电磁辐射强度计算如下：
Figure BDA0001540113460000035
其中，
Figure BDA0001540113460000036
为FDD-LTE基站非中心频率的第i组RBG所在频率最大电磁辐射强度，利用频谱分析仪在“Maxhold模式”下对FDD-LTE基站进行测量得到，单位为V/m，
Figure BDA0001540113460000037
为FDD-LTE基站非中心频率的第i组RBG所在频率平均电磁辐射强度，单位为V/m，
Figure BDA0001540113460000038
为第i组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比。
本发明的有益效果在于：本方法在预测FDD-LTE基站非中心频率平均电磁辐射强度时，将非中心频率的下行传输带宽按RBG划分，从而准确预测FDD-LTE基站非中心频率的每组RBG所在频率的平均电磁辐射强度。该方法对FDD-LTE基站建设和环境保护有极大的参考价值，具有一定的社会效益。
附图说明
图1为本发明流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施对象是FDD-LTE基站，下行带宽为20MHz(1840MHz～1860MHz)，其中下行传输带宽为18MHz(1841MHz～1859MHz)，下行传输带宽中心频率为1850MHz。测量设备采用便携式频谱分析仪(KEYSIGHT N9918A，测量最大频率26.5GHz)和对数周期天线(HyperLOG 60180，测量频率范围680MHz-18GHz)，在1.8GHz频率上接收天线的天线因子AF为30dB/m，线缆损耗3dB。本发明流程框图如图1所示。
本发明的一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，包括以下步骤：
1)、FDD-LTE基站非中心频率的下行传输带宽上有物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)传输，将非中心频率的带宽按资源块组(RBG)划分，结合基站数据业务流量，计算每组RBG所在频率PDCCH和PDSCH的传输时长；
2)、通过步骤1)得到每组RBG所在频率PDCCH和PDSCH的传输时长，计算每组RBG所在频率上的FDD-LTE信号占空比；
3)、利用频谱分析仪测量每组RBG所在频率最大电磁辐射强度，结合步骤2)得到的每组RBG所在频率上的FDD-LTE信号占空比，计算FDD-LTE基站非中心频率的每组RBG所在频率平均电磁辐射强度。
上述步骤1)中，将FDD-LTE基站下行传输带宽按资源块组(RBG)划分，在20MHz下行带宽的FDD-LTE基站，其下行传输带宽BW为18MHz，中心频率fCF为1850MHz，RBG的数量m为25，一组RBG的频宽
Figure BDA0001540113460000041
此时将FDD-LTE基站下行传输带宽根据RBG的数量划分为25段，每段频率范围如下：
Figure BDA0001540113460000042
为中心频率处RBG所在频率范围为1849.64MHz～1850.36MHz；
Figure BDA0001540113460000043
为非中心频率的第i组RBG所在频率范围，其中第一组RBG所在频率范围为1841MHz～1841.72MHz，第二组RBG所在频率范围为1841.72MHz～1842.44MHz，第三组RBG所在频率范围为1842.44MHz～1843.16MHz等，以此类推，直到第二十五组RBG所在频率范围为1858.28MHz～1859MHz。
在本实施例中，以第三组RBG所在频率为例，通过电信运营商获得上午8点一小时内基站数据业务流量为761.37MB，用户数据业务平均速率为250Kbps，用户平均占用单元数量为2.85个。求得PDCCH占用单元数量为：
Figure BDA0001540113460000044
由于PDCCH占用单元数量N<190，得到PDCCH的传输时长：
Figure BDA0001540113460000051
同时，在排队模型中，服务强度ρ为单位时间到达数据业务流量与数据业务服务率的比值，通过电信运营商获得单位时间到达数据业务流量为1.73kbit/ms，每个服务台数据业务服务率为0.25kbit/ms，则ρ＝1.73/0.25≈6.93。计算第三组RBG所在频率平均占用子帧的个数：
Figure BDA0001540113460000052
结合
Figure BDA0001540113460000053
计算得到PDSCH的传输时长：
Figure BDA0001540113460000054
上述步骤2)中，根据步骤1计算得到PDCCH和PDSCH的传输时长，第三组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比计算如下：
Figure BDA0001540113460000055
上述步骤3)中，先利用频谱分析仪测量第三组RBG所在频率最大电磁辐射强度，在本实施例频谱分析仪的设置如下，测量中心频率为1842.8MHz，扫描带宽为720kHz，扫描时间为28ms，RBW为300KHz，VBW为1MHz，追踪模式为Maxhold，检波器为RMS。测量得到第三组RBG所在频率最大电磁辐射强度
Figure BDA0001540113460000056
其值为0.326V/m。然后结合步骤2中得到的
Figure BDA0001540113460000057
其值为16.1％，得到第三组RBG所在频率平均电磁辐射强度的预测结果：
Figure BDA0001540113460000058
我们将本专利得到的平均电磁辐射强度预测值与平均电磁辐射强度测量值进行对比，结果如表1所示：
表1.不同时间预测值与测量值的对比
时间 预测值(V/m) 测量值(V/m)
8点 0.131 0.129
9点 0.196 0.203
10点 0.257 0.252
通过对比，本专利对FDD-LTE基站平均电磁辐射强度的预测结果和测量结果基本一致，证实本专利发明内容的可行性。

Claims (3)

1.一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、FDD-LTE基站非中心频率的下行传输带宽上有物理下行链路控制信道(PDCCH)和物理下行链路共享信道(PDSCH)传输，将非中心频率的带宽按资源块组(RBG)划分，结合基站数据业务流量，计算每组RBG所在频率PDCCH和PDSCH的传输时长；
将FDD-LTE基站下行传输带宽按资源块组(RBG)划分：
Figure FDA0002815939910000011
为中心频率处RBG所在频率范围：
Figure FDA0002815939910000012
fi RBG为非中心频率的第i组RBG所在频率范围：
Figure FDA0002815939910000013
其中，fCF为中心频率，单位为MHz，BW为下行传输带宽，单位为MHz，m为BW带宽下RBG的数量，单位为个,
Figure FDA0002815939910000014
为一组RBG的频宽，单位为MHz，在20MHz下行带宽，BW为18MHz，m为25，在15MHz下行带宽，BW为13.5MHz，m为19；
每组RBG所在频率物理下行链路控制信道(PDCCH)的传输时长相同，计算如下：
Figure FDA0002815939910000015
其中，tPDCCH为PDCCH的传输时长，单位为ms，N为PDCCH占用单元的数量，单位为个；
第i组RBG所在频率物理下行链路共享信道(PDSCH)的传输时长计算如下：
Figure FDA0002815939910000016
其中，tPDSCH为PDSCH的传输时长，单位为ms，si为第i组RBG所在频率上平均占用子帧的个数，单位为个，计算如下：
Figure FDA0002815939910000017
上式中，Пn为排队模型队列为n时的概率，计算如下：
Figure FDA0002815939910000018
上式中，ρ为服务强度，其值为单位时间到达数据业务流量与数据业务服务率的比值；
2)、通过步骤1)得到每组RBG所在频率PDCCH和PDSCH的传输时长，计算每组RBG所在频率上的FDD-LTE信号占空比；
3)、利用频谱分析仪测量每组RBG所在频率最大电磁辐射强度，结合步骤2)得到的每组RBG所在频率上的FDD-LTE信号占空比，计算FDD-LTE基站非中心频率的每组RBG所在频率平均电磁辐射强度。
2.如权利要求1所述的一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，所述步骤2)中，其特征在于，根据步骤1)计算得到PDCCH和PDSCH的传输时长，每组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比计算如下：
Figure FDA0002815939910000021
其中，
Figure FDA0002815939910000022
为第i组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比，tPDCCH为PDCCH的传输时长，单位为ms，tPDSCH为PDSCH的传输时长，单位为ms。
3.如权利要求1所述的一种FDD-LTE基站非中心频率电磁辐射预测方法，所述步骤3)中，其特征在于，FDD-LTE基站每组RBG所在频率平均电磁辐射强度计算如下：
Figure FDA0002815939910000023
其中，
Figure FDA0002815939910000024
为FDD-LTE基站非中心频率的第i组RBG所在频率最大电磁辐射强度，利用频谱分析仪在“Maxhold模式”下对FDD-LTE基站进行测量得到，单位为V/m，
Figure FDA0002815939910000025
为FDD-LTE基站非中心频率的第i组RBG所在频率平均电磁辐射强度，单位为V/m，
Figure FDA0002815939910000026
为第i组RBG所在频率的FDD-LTE信号占空比。
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