CN109709406A - 一种基站室内电磁辐射评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站室内电磁辐射评估方法，该方法根据接收天线分别在垂直角和水平角上的测量，分别使用拉普拉斯分布函数进行拟合，得到拉普拉斯分布函数的参数具体值，分别对拉普拉斯分布函数进行积分计算，得到入射波的总功率，从而得到基站室内电磁辐射强度。本发明通过接收天线在垂直角和水平角上的测量，提出了一种新的基站电磁辐射评估方法，该方法对基站室内电磁辐射评估有着很大的参考价值。

Description

一种基站室内电磁辐射评估方法

技术领域

本发明涉及一种基站室内电磁辐射评估方法。

背景技术

由于基站无线信号在传播过程中经过周围阻碍物体时会发生绕射、散射、反射等现象，在接收端接收的入射波的极化属性与发射时不一致，所以一般把任意极化的波分解成特定方向极化的波的叠加以利于处理。基站处于室外，电磁波到达室内主要的信号能量来源于窗户等开口处，而其他方向由于墙的反射与透射，来自这些方向的信号能量就比较低，如果不考虑极化方向，很难对室内电磁辐射强度进行准确评估，在目前已公开的文献和专利中，还没有针对极化方向的一种基站室内电磁辐射评估方法。

针对现有技术中存在的不足，本专利提出了一种基站室内电磁辐射评估方法，该方法根据接收天线分别在垂直角和水平角上的测量，分别使用拉普拉斯分布函数进行拟合，得到拉普拉斯分布函数的参数具体值，分别对拉普拉斯分布函数进行积分计算，得到入射波的总功率，从而得到基站室内电磁辐射强度。通过本发明提出的评估方法，对基站室内电磁辐射评估有着很大的参考价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基站室内电磁辐射评估方法，包括以下步骤：

1)、接收天线在水平角为 进行测量，分别得到垂直极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16，分别得到水平极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16；同时接收天线在垂直角θ为[θ_i:-10°,-5°,0°,10°,20°,30°,40°,i＝1,2,3,…,7]，进行测量，分别得到垂直极化波在这7个垂直角θ_i的测量值单位为W，i＝1,2,3…,7，分别得到水平极化波在这7个垂直角θ_i的测量值单位为W，i＝1,2,3…,7；

2)、对步骤1)的测量值使用拉普拉斯分布函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数的相关参数具体值；对步骤1)得到的测量值 分别使用拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)的相关参数具体值；

3)、分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_V(θ)、进行积分，得到垂直极化波的总功率P_V，单位为W；分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_H(θ)、进行积分，得到水平极化波的总功率P_H，单位为W，从而得到入射波的总功率P_total，单位为W；

4)、通过步骤3)得到的总功率P_total，得到电磁辐射强度S，单位为W/m²。

上述的一种基站室内电磁辐射评估方法，所述步骤2)中，拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)、分别为：

上式中，为垂直极化波在水平角的拉普拉斯分布函数，为水平极化波在水平角的拉普拉斯分布函数，P_V(θ)为垂直极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，P_H(θ)为水平极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，A、B、C、D为常数，为位置参数，单位为度，ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄为尺度参数，单位为度；

对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数 进行拟合，得到拉普拉斯分布函数以及的相关参数A、B、ρ₁、ρ₂的具体值；对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)进行拟合，得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)以及P_H(θ)的相关参数C、D、ρ₃、ρ₄的具体值。

上述的一种基站室内电磁辐射评估方法，所述步骤3)中，分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_V(θ)、进行积分，得到垂直极化波的总功率P_V：

上式中，P_V为垂直极化波的总功率，单位为W，P_V(θ)为垂直极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，为垂直极化波在水平角的拉普拉斯分布函数；

分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_H(θ)、进行积分，得到水平极化波的总功率P_H：

上式中，P_H为水平极化波的总功率，单位为W，P_H(θ)为水平极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，为水平极化波在水平角的拉普拉斯分布函数；

由于入射波可以分解为垂直极化波和水平极化波，因此入射波的总功率P_total为：

P_total＝P_V+P_H

上式中，P_total为入射波的总功率，单位为W，P_V为垂直极化波的总功率，单位为W，P_H为水平极化波的总功率，单位为W。

上述的一种基站室内电磁辐射评估方法，所述步骤4)中，通过步骤3)得到的总功率P_total，求出电磁辐射强度S：

上式中，S为电磁辐射强度，单位为W/m²，P_total为入射波的总功率，单位为W，Z为射频电缆的阻抗，单位为Ω，AF为天线因子，单位为dB/m，A_RF为电缆损耗，单位为dB。

本发明的有益效果在于：本方法考虑到入射波功率在空间不同方向上有着不同的值，通过接收天线分别在垂直角和水平角上的测量，分别使用拉普拉斯分布函数进行拟合，得到拉普拉斯分布函数的参数具体值，分别对拉普拉斯分布函数进行积分计算，得到入射波的总功率，从而得到基站室内电磁辐射强度。通过本发明提出的评估方法，对基站室内电磁辐射评估有着很大的参考价值。

附图说明

图1为本发明的基站电磁辐射入射图。

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。

本发明实施地点为室内，实施对象为LTE基站，测量设备采用KEYSIGHT N9918A便携式频谱分析仪和接收天线，天线因子AF为30dB/m，线缆损耗A_RF为3dB，射频电缆的阻抗Z为50Ω。

本发明的一种基站室内电磁辐射评估方法，包括以下步骤：

1)、接收天线在水平角为 进行测量，分别得到垂直极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16，分别得到水平极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16；同时接收天线在垂直角θ为[θ_i:-10°,-5°,0°,10°,20°,30°,40°,i＝1,2,3,…,7]，进行测量，分别得到垂直极化波在这7个垂直角θ_i的测量值P_i ^V(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,7，分别得到水平极化波在这7个垂直角θ_i的测量值P_i ^H(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,7；

2)、对步骤1)的测量值使用拉普拉斯分布函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数的相关参数具体值；对步骤1)得到的测量值P_i ^V(θ)、P_i ^H(θ)，i＝1,2,3…,7，分别使用拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)的相关参数具体值；

3)、分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_V(θ)、进行积分，得到垂直极化波的总功率P_V，单位为W；分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_H(θ)、进行积分，得到水平极化波的总功率P_H，单位为W，从而得到入射波的总功率P_total，单位为W；

4)、通过步骤3)得到的总功率P_total，得到电磁辐射强度S，单位为W/m²。

所述步骤1)中，通过接收天线在水平角为 进行测量，分别得到垂直极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16，分别得到水平极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16，具体值分别如表1、表2所示；

同时接收天线在垂直角θ为[θ_i:-10°,-5°,0°,10°,20°,30°,40°,i＝1,2,3,…,7]，进行测量，分别得到垂直极化波在这7个垂直角θ_i的测量值P_i ^V(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,7，分别得到水平极化波在这7个垂直角θ_i的测量值P_i ^H(θ)，单位为W，i＝1,2,3…,7，具体值分别如表3、表4所示；

表1垂直极化波在这16个水平角的测量值(单位为W)，j＝1,2,3,…,16

表2水平极化波在这16个水平角的测量值(单位为W)，j＝1,2,3,…,16

表3垂直极化波在这7个垂直角θ_i的测量值P_i ^V(θ)(单位为W)，i＝1,2,3…,7

θ<sub>i</sub>

-10°

-5°

0°

10°

20°

30°

40°

P<sub>i</sub><sup>V(θ)</sup>

5.86E-08

8.46E-08

1.05E-07

1.31E-07

1.13E-07

1.10E-07

8.21E-08

表4水平极化波在这7个垂直角θ_i的测量值P_i ^H(θ)(单位为W)，i＝1,2,3…,7

θ<sub>i</sub>

-10°

-5°

0°

10°

20°

30°

40°

P<sub>i</sub><sup>H(θ)</sup>

2.22E-07

2.77E-07

3.21E-07

3.58E-07

3.42E-07

3.22E-07

3.12E-07

所述步骤2)中，对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数在Matlab中进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数的相关参数具体值，即A＝11.72×10^-7W、B＝2.53×10^-7W，ρ₁＝70°，ρ₂＝75°；对步骤1)得到的测量值P_i ^V(θ)、P_i ^H(θ)，i＝1,2,3…,7，分别使用拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)在Matlab中进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)的相关参数具体值，即C＝1.42×10^-7W、D＝3.77×10^-7W，ρ₃＝40°，ρ₄＝77°；

那么得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)的具体表达式分别如下：

所述步骤3)中，通过步骤2)得到的相关参数具体值，分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_V(θ)、进行积分，得到垂直极化波的总功率P_V：

分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_H(θ)、进行积分，得到水平极化波的总功率P_H：

由于入射波可以分解为垂直极化波和水平极化波，因此入射波的总功率P_total为：

P_total＝P_V+P_H＝4.11×10^-6W

所述步骤4)中，通过步骤3)得到的总功率P_total＝4.11×10^-6W，并且已知天线因子AF为30dB/m，线缆损耗A_RF为3dB，射频电缆的阻抗Z为50Ω，因此得到电磁辐射强度S：

经过与实际电磁辐射强度测量值0.001092W/m²对比，发现理论值与测量值比较一致，验证了本发明专利提出的评估方法的有效性。

Claims (4)

1.一种基站室内电磁辐射评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、接收天线在水平角为 进行测量，分别得到垂直极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16，分别得到水平极化波在这16个水平角的测量值单位为W，j＝1,2,3…,16；同时接收天线在垂直角θ为[θ_i:-10°,-5°,0°,10°,20°,30°,40°,i＝1,2,3,…,7]，进行测量，分别得到垂直极化波在这7个垂直角θ_i的测量值单位为W，i＝1,2,3…,7，分别得到水平极化波在这7个垂直角θ_i的测量值单位为W，i＝1,2,3…,7；

2)、对步骤1)的测量值使用拉普拉斯分布函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数的相关参数具体值；对步骤1)得到的测量值 分别使用拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)进行拟合，分别得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)的相关参数具体值；

3)、分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_V(θ)、进行积分，得到垂直极化波的总功率P_V，单位为W；分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_H(θ)、进行积分，得到水平极化波的总功率P_H，单位为W，从而得到入射波的总功率P_total，单位为W；

4)、通过步骤3)得到的总功率P_total，得到电磁辐射强度S，单位为W/m²。

2.如权利要求1所述的一种基站室内电磁辐射评估方法，所述步骤2)中，其特征在于，拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)、分别为：

上式中，为垂直极化波在水平角的拉普拉斯分布函数，为水平极化波在水平角的拉普拉斯分布函数，P_V(θ)为垂直极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，P_H(θ)为水平极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，A、B、C、D为常数，为位置参数，单位为度，ρ₁、ρ₂、ρ₃、ρ₄为尺度参数，单位为度；

对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数 进行拟合，得到拉普拉斯分布函数以及的相关参数A、B、ρ₁、ρ₂的具体值；对步骤1)得到的测量值分别使用拉普拉斯分布函数P_V(θ)、P_H(θ)进行拟合，得到拉普拉斯分布函数P_V(θ)以及P_H(θ)的相关参数C、D、ρ₃、ρ₄的具体值。

3.如权利要求1所述的一种基站室内电磁辐射评估方法，所述步骤3)中，其特征在于，分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数进行积分，得到垂直极化波的总功率P_V：

上式中，P_V为垂直极化波的总功率，单位为W，P_V(θ)为垂直极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，为垂直极化波在水平角的拉普拉斯分布函数；

分别对步骤2)的拉普拉斯分布函数P_H(θ)、进行积分，得到水平极化波的总功率P_H：

上式中，P_H为水平极化波的总功率，单位为W，P_H(θ)为水平极化波在垂直角θ的拉普拉斯分布函数，为水平极化波在水平角的拉普拉斯分布函数；

由于入射波可以分解为垂直极化波和水平极化波，因此入射波的总功率P_total为：

P_total＝P_V+P_H

上式中，P_total为入射波的总功率，单位为W，P_V为垂直极化波的总功率，单位为W，P_H为水平极化波的总功率，单位为W。

4.如权利要求1所述的一种基站室内电磁辐射评估方法，所述步骤4)中，其特征在于，通过步骤3)得到的总功率P_total，求出电磁辐射强度S：

上式中，S为电磁辐射强度，单位为W/m²，P_total为入射波的总功率，单位为W，Z为射频电缆的阻抗，单位为Ω，AF为天线因子，单位为dB/m，A_RF为电缆损耗，单位为dB。