CN109459640B - 一种景区区域基站电磁辐射预测方法 - Google Patents

一种景区区域基站电磁辐射预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种景区区域基站电磁辐射预测方法，其步骤如下：该方法提出了基站个数的分布模型，得到区域内基站数目的概率分布f(x)，把参数代入后计算得到区域内基站数目数学期望，并将数学期望的最大整数作为基站数目值N，再由布点均匀算法得到区域内基站位置坐标分布，最终预测得到区域内各基站电磁辐射总值。本发明根据区域内的手机流量使用值，分析得到基站个数，然后进行基站布点分析，并准确预测景区内基站电磁辐射强度。

Description

一种景区区域基站电磁辐射预测方法
技术领域
本发明涉及一种景区区域基站电磁辐射预测方法。
背景技术
随着移动通信技术飞速发展，通信的需求延伸到人们生活的各个角落，其中包括人流密度越来越大的景区移动通信，景区基站的数目也随之飞速上升，但目前已公开的文献和专利中，很少考虑基站对景区内暴露的辐射值，也没有一种方法考虑根据景区内基站的分布情况，对区域内各个基站总的电磁辐射暴露水平进行有效预估。
针对现有技术中存在的不足，本专利提出一种景区基站电磁辐射预测方法，该方法首先提出景区基站个数的分布模型，得到区域内基站数目的概率分布f(x)，由参数求得区域内基站数目的数学期望的最大整数作为基站数目值N，由均匀布点算法得到区域内基站位置坐标分布，最终预测得到区域内各基站电磁辐射总值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种景区区域基站电磁辐射预测方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：
(1)建立景区区域基站分布模型，
Figure GDA0002755043840000011
其中x为基站数量，是随机数，f(x)是基站数量为x时的概率，σ和μ为参数，
σ取值为0.58，μ与景区区域面积S有关，其表达式为：
μ＝0.3622·S
基站数量x的数学期望E(x)为：
Figure GDA0002755043840000012
(2)取景区基站分布模型的数学期望E(x)的最大整数作为基站数目：
N＝[E(x)]
其中函数[E(x)]表示不超过E(x)的最大整数；
(3)根据步骤(2)得到的基站数目N，由均匀布点算法得到区域内基站位置坐标分布 (xi,yi)，i为基站的标号，i＝1，2，…，N；
(4)根据步骤(3)并结合功率密度表达式，得到预测基站电磁辐射强度S。
上述的一种景区区域基站电磁辐射预测方法，所述步骤(1)和步骤(2)中，景区区域基站分布模型为对数正态分布：
Figure GDA0002755043840000021
其中x为基站数量，是随机数，f(x)是基站数量为x时的概率，σ和μ为参数，
σ取值为0.58，μ与景区区域面积S有关，其表达式为：
μ＝0.3622·S
基站数量x的数学期望E(x)为：
Figure GDA0002755043840000027
且数学期望E(x)与基站数目N表达式如下：
N＝[E(x)]
其中[E(x)]的值为不超过E(x)的最大整数；
上述的一种景区区域基站电磁辐射预测方法，所述步骤(3)中，结合步骤(2)得到的基站数目N，根据均匀布点算法得到各个基站在区域内的坐标表达式为：
Figure GDA0002755043840000022
其中i为第i个基站的标号，取值为1，…，N；(xi,yi)为第i个基站坐标点，h为预测正方形区域的边长，
Figure GDA0002755043840000023
为不超过
Figure GDA0002755043840000024
的最大整数，(mod N)为取余数运算，即为i的值除以N的余数，以及3·i的值除以N的余数。
上述的一种景区区域基站电磁辐射预测方法，所述步骤(4)中，结合步骤(3)得到的基站坐标(xi,yi)，根据平面内欧式距离公式：
Figure GDA0002755043840000025
其中xc，yc分别为预测点横坐标、纵坐标，Ei为预测点与第i个基站的距离，单位为m，得出该区域内各个基站对待测点的预测辐射强度总值表达式：
Figure GDA0002755043840000026
其中S为各基站对该点的辐射强度总值，单位为uw/cm2，i为基站标号，取值为1，…， N，P为基站的发射功率，单位为W，G为基站的天线增益，单位为dB。
本发明的有益效果在于：本方法首先提出景区区域基站个数的分布模型，得到区域内基站数目的概率分布f(x)，并求出基站数目的具体取值，由均布点算法得到区域内基站位置坐标分布，最终预测得到区域内各基站电磁辐射总值，在目前对景区基站辐射研究较少的环境下，本方法对指导基站环境影响和环境保护有一定的作用，具有一定的社会价值。
具体实施方式
本发明实施对象是三大运营商通信网络制式的基站，工作的频段分别为：移动(890MHz～909MHz)，联通(954MHz～960MHz)，电信(825MHz～840MHz)，地点是景区区域，选择测试区域面积为2km×2km，测量设备为安泰信公司生产的型号为AT6030D的频谱仪(频率范围9kHz-3GHz)和全向天线(频率范围为80MHz-3GHz)组成，天线因子为 30dB/m，电缆损耗为3dB。
本发明的一种景区区域基站电磁辐射预测方法，包括以下步骤：
(1)建立景区区域基站分布模型，
Figure GDA0002755043840000031
其中x为基站数量，是随机数，f(x)是基站数量为x时的概率，σ和μ为参数，
σ取值为0.58，μ与景区区域面积S有关，其表达式为：
μ＝0.3622·S
基站数量x的数学期望E(x)为：
Figure GDA0002755043840000032
(2)取景区区域基站分布模型的数学期望E(x)的最大整数作为基站数目：
N＝[E(x)]
其中函数[E(x)]表示不超过E(x)的最大整数；
(3)根据步骤(2)得到的基站数目N，由均匀布点算法得到区域内基站位置坐标分布 (xi,yi)，i为基站的标号，i＝1，2，…，N；
(4)根据步骤(3)并结合功率密度表达式，得到预测基站电磁辐射强度S。
上述步骤(1)中，由于测定区域为2km×2km，即S＝4km2，景区区域参数μ计算如下：
μ＝0.3622·S＝0.3622×4＝1.4488
由对数正态分布的性质，σ为统计参数，取值为0.58，基站数目的数学期望为：
Figure GDA0002755043840000033
上述步骤(2)中，数学期望E(x)与基站数目N表达式如下：
N＝[E(x)]＝[5.0379]＝5
其中[E(x)]的值为不超过E(x)的最大整数；
上述步骤(3)中，根据步骤(2)计算得到的N，待预测区域为2km×2km，建立坐标系后，根据均匀布点算法，
Figure GDA0002755043840000041
则各个基站在区域内的坐标为：
Figure GDA0002755043840000042
Figure GDA0002755043840000043
Figure GDA0002755043840000044
Figure GDA0002755043840000045
Figure GDA0002755043840000046
在上述步骤(4)中，任取一预测点，其坐标为(200，600)，结合步骤(3)得到的各个基站坐标(xi,yi)；则根据平面内欧式距离公式分别计算预测点和各个基站的距离为：
Figure GDA0002755043840000047
Figure GDA0002755043840000048
Figure GDA0002755043840000049
Figure GDA00027550438400000410
Figure GDA00027550438400000411
用预测点和各个基站的距离Ei，计算各基站对该预测点的辐射强度总值S，单位为uw/cm2， P为基站的发射功率，其值为20W，G为基站的天线增益，其值为12dB，代入预测辐射强度总值表达式：
Figure GDA00027550438400000412
把上述预测点和各个基站的距离Ri代入上式后得到s＝9.55×10-5uw/cm2，为了证明发明的有效性，我们在预测区域中在预测坐标点为(200，600)的位置用频谱仪实地测量三大运营商的通信频段电磁辐射后累加后得到的平均电磁辐射强度与预测的电磁辐射强度作对比，测量值为9.33×10-5uw/cm2；
通过对比，本专利在景区区域基站电磁辐射强度的预测值与测量值非常一致，证实本专利发明内容的有效性。

Claims (2)

1.一种景区区域基站电磁辐射预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立景区区域基站分布模型，
Figure FDA0002755043830000011
其中x为基站数量，是随机数，f(x)是基站数量为x时的概率，σ和μ为参数，σ取值为0.58，μ与景区区域面积S有关，其表达式为：
μ＝0.3622·S
基站数量x的数学期望E(x)为：
Figure FDA0002755043830000012
(2)取景区区域基站分布模型的数学期望E(x)的最大整数作为基站数目：
N＝[E(x)]
其中函数[E(x)]表示不超过E(x)的最大整数；
(3)根据步骤(2)得到的基站数目N，由均匀布点算法得到区域内基站位置坐标分布(xi,yi)，i为基站的标号，i＝1，2，…，N；
(4)根据步骤(3)并结合功率密度表达式，得到预测基站电磁辐射强度S：
根据平面内欧式距离公式：
Figure FDA0002755043830000013
其中xc，yc分别为预测点横坐标、纵坐标，Ei为预测点与第i个基站的距离，单位为m，得出该区域内各个基站对待测点的预测辐射强度总值表达式：
Figure FDA0002755043830000014
其中S为各基站对该点的辐射强度总值，单位为uw/cm2，i为基站标号，取值为1，…，N，P为基站的发射功率，单位为W，G为基站的天线增益，单位为dB。
2.如权利要求1所述的一种景区区域基站电磁辐射预测方法，所述步骤(3)中，结合步骤(2)得到的基站数目N，根据均匀布点算法得到各个基站在区域内的坐标表达式为：
Figure FDA0002755043830000015
其中i为第i个基站的标号，取值为1，…，N；(xi,yi)为第i个基站坐标点，h为预测正方形区域的边长，
Figure FDA0002755043830000021
为不超过
Figure FDA0002755043830000022
的最大整数，(mod N)为取余数运算，即为i的值除以N的余数，以及3·i的值除以N的余数。
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