CN110995380B - 一种室内基站电磁辐射预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内基站电磁辐射预测方法，该方法考虑了墙体结构对室内基站电磁辐射的影响，通过基站信号传播路径上的墙体结构和性质，计算基站信号的墙体损耗，结合基本路径损耗，计算传播到室内的基站信号功率，再根据室内墙壁表面积，计算出室内基站电磁辐射强度。本发明能够快速、精确地对室内基站电磁辐射强度进行预测，对基站电磁辐射暴露情况的研究有较大的参考价值，具有一定的社会效益。

Description

一种室内基站电磁辐射预测方法

技术领域

本发明涉及一种室内基站电磁辐射预测方法。

背景技术

随着移动通信技术的发展，通信基站所产生的电磁辐射对环境和公众健康的影响受到社会的广泛关注。目前，对室内电磁辐射强度的预测通常没有对空气中的损耗和墙体损耗进行理论分析，因此很难准确地预测基站对室内的电磁辐射大小。

针对现有技术的不足，本发明提出一种室内基站电磁辐射预测方法。该方法考虑了墙体结构对室内基站电磁辐射的影响，通过基站信号传播路径上的墙体结构和性质，计算基站信号的墙体损耗，结合基本路径损耗，计算传播到室内的基站信号功率，再根据室内墙壁表面积，计算出室内基站电磁辐射强度。实验表明，本发明提出的方法能够准确地预测室内基站电磁辐射强度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种室内基站电磁辐射预测方法，包括以下步骤：

1)根据基站信号的传播距离和基站信号的频率，计算基站信号的基本路径损耗；

2)根据基站信号传播路径上的墙体结构和性质，计算基站信号的墙体损耗；

3)根据基站发射功率和发射天线增益，结合步骤1)得到的基本路径损耗和步骤2)得到的墙体损耗，计算出传播到室内的基站信号功率；

4)根据室内墙壁表面积和步骤3)得到的传播到室内的基站信号功率，计算出室内基站电磁辐射强度。

上述的一种室内基站电磁辐射预测方法，所述步骤1)中，基站信号的基本路径损耗为：

L_b＝K₁+K₂·10log₁₀d+10log₁₀f+σ

上式中，L_b表示基站信号的基本路径损耗，单位为dB，K₁表示环境衰减基数，单位为dB，K₂表示环境衰减指数，d表示基站信号的传播距离，单位为米，f表示基站信号的频率，单位为MHz，其具体值由网络制式决定，σ表示阴影衰落修正因子，单位为dB。

上述的一种室内基站电磁辐射预测方法，所述步骤2)中，基站信号的墙体损耗为：

上式中，L_w表示基站信号的墙体损耗，单位为dB，n表示基站信号传播路径上的墙体类型数量，K_i表示第i类墙体的个数，L_i表示第i类墙体的信号衰减。

上述的一种室内基站电磁辐射预测方法，所述步骤3)中，传播到室内的基站信号功率为：

上式中，P_in表示传播到室内的基站信号功率，单位为W，P_t表示基站发射功率，单位为W，G表示发射天线增益，单位为dB，L_b表示基站信号的基本路径损耗，单位为dB，L_w表示基站信号的墙体损耗，单位为dB。

上述的一种室内基站电磁辐射预测方法，所述步骤4)中，室内基站电磁辐射强度为：

上式中，E表示室内电磁辐射强度，单位为V/m，P_in表示传播到室内的基站信号功率，单位为W，S_w表示室内墙壁表面积，单位为m²。

本发明的有益效果在于：考虑了墙体结构对室内基站电磁辐射的影响，通过基站信号传播路径上的墙体结构和性质，计算基站信号的墙体损耗，结合基本路径损耗，计算传播到室内的基站信号功率，再根据室内墙壁表面积，计算出室内基站电磁辐射强度。该方法能够快速、精确地预测室内基站电磁辐射强度，对基站电磁辐射暴露情况的研究有较大的参考价值，具有一定的社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施方案对本发明进一步详细说明。本实施例在以本发明内容为前提下进行，给出了详细的实施步骤，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例预测办公室内部的WCDMA基站电磁辐射强度，对预测结果进行验证的实验测量设备为便携式频谱分析仪Keysight FieldFox N9918A和周期对数天线HyperLOG60180。

本发明提供一种室内基站电磁辐射预测方法，包括以下步骤：

1)根据基站信号的传播距离和基站信号的频率，计算基站信号的基本路径损耗；

2)根据基站信号传播路径上的墙体结构和性质，计算基站信号的墙体损耗；

3)根据基站发射功率和发射天线增益，结合步骤1)得到的基本路径损耗和步骤2)得到的墙体损耗，计算出传播到室内的基站信号功率；

4)根据室内墙壁表面积和步骤3)得到的传播到室内的基站信号功率，计算出室内基站电磁辐射强度。

所述步骤1)中，K₁，K₂和σ的值与所处环境有关，不同环境下的参数值如表1所示：

本实施例中，环境衰减基数K₁＝4.5dB，环境衰减指数K₂＝2，阴影衰落修正因子σ＝6dB，基站信号的传播距离d＝97米，基站信号的频率f＝2137.5MHz，因此基站信号的基本路径损耗为：

L_b＝K₁+K₂·10log₁₀d+10log₁₀f+σ

＝4.5+2·10log₁₀97+10log₁₀2137.5+6

≈83.5dB

所述步骤2)中，基站信号的传播路径上有两种类型的墙体，分别为玻璃和混凝土，玻璃的信号衰减为2dB，混凝土的信号衰减为7dB，本实施例中，基站信号穿过了一层玻璃和两层混凝土，因此基站信号的墙体损耗为：

所述步骤3)中，基站发射功率P_t＝22W，基站发射天线增益G＝13dB，传播到室内的基站信号功率为：

所述步骤4)中，室内墙壁表面积S_w＝31m²，室内电磁辐射强度为：

本实施例使用频谱分析仪对办公室内部的WCDMA基站电磁辐射强度进行了测量，测量值为0.0012V/m，与本发明所使用方法的预测值基本一致，说明利用此方法可以准确、快速地对室内基站电磁辐射强度进行预测，验证了本发明所使用方法的有效性。

Claims (4)

1.一种室内基站电磁辐射预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据基站信号的传播距离和基站信号的频率，计算基站信号的基本路径损耗：

L_b＝K₁+K₂·10log₁₀d+10log₁₀f+σ

上式中，L_b表示基站信号的基本路径损耗，单位为dB，K₁表示环境衰减基数，单位为dB，K₂表示环境衰减指数，d表示基站信号的传播距离，单位为米，f表示基站信号的频率，单位为MHz，其具体值由网络制式决定，σ表示阴影衰落修正因子，单位为dB；

2)根据基站信号传播路径上的墙体结构和性质，计算基站信号的墙体损耗；

3)根据基站发射功率和发射天线增益，结合步骤1)得到的基本路径损耗和步骤2)得到的墙体损耗，计算出传播到室内的基站信号功率；

4)根据室内墙壁表面积和步骤3)得到的传播到室内的基站信号功率，计算出室内基站电磁辐射强度。

2.如权利要求1所述的一种室内基站电磁辐射预测方法，其特征在于，所述步骤2)中，基站信号的墙体损耗为：

上式中，L_w表示基站信号的墙体损耗，单位为dB，n表示基站信号传播路径上的墙体类型数量，k_i表示第i类墙体的个数，L_i表示第i类墙体的信号衰减。

3.如权利要求1所述的一种室内基站电磁辐射预测方法，其特征在于，所述步骤3)中，传播到室内的基站信号功率为：

上式中，P_in表示传播到室内的基站信号功率，单位为W，P_t表示基站发射功率，单位为W，G表示发射天线增益，单位为dB，L_b表示基站信号的基本路径损耗，单位为dB，L_w表示基站信号的墙体损耗，单位为dB。

4.如权利要求1所述的一种室内基站电磁辐射预测方法，其特征在于，所述步骤4)中，室内基站电磁辐射强度为：

上式中，E表示室内电磁辐射强度，单位为V/m，P_in表示传播到室内的基站信号功率，单位为W，S_w表示室内墙壁表面积，单位为m²。