CN111010248B - 一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法 - Google Patents

一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法，其步骤如下：该方法首先提出基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型，计算后得到基站信号在经过高度为h的建筑物后衰减的功率k(h)；随后统计基站与待测点之间的建筑物高度h的值，并确定建筑物个数，计算得到总衰减的功率P(h)，然后结合基站电磁辐射强度计算公式S，最终预测得到距离基站为r的待测点的基站电磁辐射值，本发明根据建筑物的高度，计算基站辐射信号通过建筑物传播的衰减功率，并准确预测待测点基站电磁辐射强度。

Description

一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法
技术领域
本发明涉及一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法。
背景技术
通信技术飞速发展，移动通信系统所用到的频率资源越来越多，基站数目也越来越多，随之带来的基站电磁辐射逐渐引起人们的恐慌，在城区里面的各种建筑物都能对辐射的传播造成影响，但目前已公开的文献和专利中，很少将基站电磁辐射的传播与建筑物联系起来，并对基站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，本专利提出一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法，该方法首先提出基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型，计算后得到基站信号在经过高度为h的建筑物后衰减的功率k(h)；随后统计基站与待测点之间的建筑物高度h的值，确定建筑物高度h所在的区间以及建筑物的个数，计算得到总衰减的功率P(h)，然后结合基站电磁辐射强度计算公式S，最终预测得到距离基站为r的待测点的基站电磁辐射值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于建筑物的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)建立基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型：
Figure BDA0002331003890000011
其中k(h)为基站辐射经过高度为h的建筑物时衰减的功率，单位为W，h为建筑物的高度，单位为m，α为参数，α取值为3.432，e为自然常数，取值为2.178；
(2)根据(1)得到的基站辐射信号通过建筑物传播的衰减功率k(h)，统计基站与待测点之间的建筑物的个数后得到总衰减的功率表达式P(h)；
(3)根据(2)得到的总衰减的功率P(h)，结合远场功率密度表达式，得到待测点基站电磁辐射强度S。
上述的一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法，所述步骤(2)中，结合根据步骤(1)得到的基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型k(h)，计算总衰减的功率表达式为：
Figure BDA0002331003890000021
其中P(h)为总衰减的功率，单位为W，其中n1为基站与待测点之间高度低于20米建筑物的数量，n2为基站与待测点之间高度高于或等于20米的建筑物数量。
上述的一种基于建筑物高度的基站电磁辐射预测方法，所述步骤(3)中，结合步骤(2)得到的总衰减的功率表达式P(h)，则待测点与基站距离为r的功率密度表达式为：
Figure BDA0002331003890000022
其中S为基站对待测点的辐射强度总值，单位为W/m2，r为待测点与基站的距离，单位为m，G为基站的天线增益，单位为dB，P为基站的发射功率，单位为W。
本发明的有益效果在于：本方法提出了一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法，该方法首先提出基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型，计算后得到基站信号在经过高度为h的建筑物后衰减的功率k(h)；随后统计基站与待测点之间的建筑物高度h的值，并确定建筑物个数，计算得到总衰减的功率P(h)，然后结合基站电磁辐射强度计算公式S，最终预测得到距离基站为r的待测点的基站电磁辐射值，本发明根据建筑物的高度，计算基站辐射信号通过建筑物传播的衰减功率，并准确预测待测点基站电磁辐射强度。
具体实施方式
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。
本发明实施对象是中国联通FDD-LTE基站，基站的天线增益G为12dB，测试地点是湘潭基建营市区中心，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)。
本发明的一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法，包括以下步骤：
(1)建立基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型：
Figure BDA0002331003890000023
其中k(h)为基站辐射经过高度为h的建筑物时衰减的功率，单位为W，h为建筑物的高度，单位为m，α为参数，α取值为3.432，e为自然常数，取值为2.178；
(2)根据(1)得到的基站辐射经过建筑物衰减的功率k(h)，统计基站与待测点之间的建筑物个数后得到总衰减的功率表达式P(h)；
(3)根据(2)得到的总衰减的功率P(h)，结合远场功率密度表达式，得到待测点基站电磁辐射强度S。
上述步骤(2)中，根据统计基站与待测点之间的建筑物高度及个数后得到低于20m的建筑物数量n1为3，高于或者等于20m的建筑物数量n2为4，根据步骤(1)得到的基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型k(h)，计算总衰减的功率表达式如下：
Figure BDA0002331003890000031
上述步骤(3)中，根据步骤(2)计算得到总衰减的功率表达式P(h)，基站的天线增益G＝12dB＝15.8，基站的发射功率为17W，待测点与基站距离为20m的功率密度表达式如下：
Figure BDA0002331003890000032
上述预测点得到的预测功率密度s＝0.0494W/m2，为了证明发明的有效性，我们在距离基站位置为20m的位置，用频谱仪实地测量后，得到测量值为0.049W/m2，。
通过对比，本专利在基站电磁辐射强度的预测值与实际测量值非常一致，验证了本专利发明内容的有效性。

Claims (1)

1.一种基于建筑物的基站电磁辐射预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立基站辐射信号通过建筑物传播的衰减模型：
Figure FDA0003327514810000011
其中k(h)为基站辐射经过高度为h的建筑物时衰减的功率，单位为W，h为建筑物的高度，单位为m，α为参数，α取值为3.432，e为自然常数，取值为2.178；
(2)根据(1)得到的基站辐射经过建筑物时衰减的功率k(h)，统计基站与待测点之间的建筑物个数后得到总衰减的功率表达式P(h)：
Figure FDA0003327514810000012
其中P(h)为总衰减的功率，单位为W，其中n1为基站与待测点之间高度低于20米建筑物的数量，n2为基站与待测点之间高度高于或等于20米的建筑物数量；
(3)根据(2)得到的总衰减的功率P(h)，结合远场功率密度表达式，得到待测点基站电磁辐射强度S:
Figure FDA0003327514810000013
其中S为基站对待测点的辐射强度总值，单位为W/m2，r为待测点与基站的距离，单位为m，G为基站的天线增益，单位为dB，P为基站的发射功率，单位为W。
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