CN115865233A - 一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法。该方法通过对用户使用手机的接收信号强度指示和参考信号接收功率进行测量，通过测量选择两个量之间比值最小的量，从而确定基站空闲模式下接收信号强度指示与参考信号接收功率的比值，利用基站空闲模式下接收信号强度指示与参考信号接收功率的比值确定功率修因子，根据功率修正因子，预测基站平均电磁暴露强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法。
背景技术
对移动无线网络发射的电磁场辐射进行监测是网络运行的必要条件,收集相关数据的经典方法是使用专业的测量设备进行测量，其缺点只能在有限的测量点和离散的时间进行测量，这是昂贵和耗时的，使用物理层测量的电磁暴露预测方法，可以减少设备经济成本和测量时间。
本发明提出了一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法。该方法通过对用户使用手机的接收信号强度指示和参考信号接收功率进行测量，通过测量选择两个量之间比值最小的量，从而确定基站空闲模式下接收信号强度指示与参考信号接收功率的比值，利用基站空闲模式下接收信号强度指示与参考信号接收功率的比值确定功率修因子，根据功率修正因子，预测基站平均电磁暴露强度。
发明内容
1、一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在6小时内，以6分钟为单位，将手机的接收信号强度指示和参考信号接收功率进行测量并且划分为60个时隙，分别用RSSIi和RSRPi表示，其中i＝1，2，3...60；
(2)根据步骤(1)选择多次测量中两个量之间比值最小的量，得出基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle；
(3)根据步骤(2)基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle，计算基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle；
(4)根据步骤(3)基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，计算测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子S1；
(5)根据步骤(4)功率修正因子S1，计算测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2；
(6)根据步骤(4)和步骤(5)，计算测量带宽下所有符号的功率修正因子Stotal；
(7)利用频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度Eidle，结合步骤(6)，根据功率修正因子Stotal，预测基站平均电磁暴露强度。
2、电磁暴露步骤(2)中，其特征在于，计算基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle，其函数如下：
上式中，Ridle为基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值，RSSIi为第i个时隙手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦，RSRPi为第i个时隙手机的参考信号接收功率，单位为分贝毫瓦。
3、电磁暴露步骤(3)中，其特征在于，计算基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，其函数如下：
RSSIidle＝RSRP×Ridle (2)
上式中，RSSIidle为基站测量时空闲模式下手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦，RSRP为基站测量时的手机参考信号接收功率，单位为分贝毫瓦，Ridle为基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值。
4、电磁暴露步骤(4)中，其特征在于，根据基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，计算测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子S1，其函数如下：
上式中S1为测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子，RSSI为基站测量时手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦，RSSIidle为基站测量时空闲模式下手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦。
5、电磁暴露步骤(5)中，其特征在于，根据功率修正因子S1，计算测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2，其函数如下：
S2＝S1×s (4)
上式中测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2，S1为测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子，s为基站满载时物理资块内非参考信号所占符号的功率与参考信号所占符号的功率的比值。
6、电磁暴露步骤(6)中，其特征在于，根据功率修正因子S1，S2，计算测量所有符号的功率修正因子Stotal，其函数如下：
Stotal＝S1×S2 (5)
式(5)中Stotal为测量带宽下的所有符号的功率修正因子，S1为测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子，S2测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子。
7、电磁暴露步骤(7)中，其特征在于，利用频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度Eidle，根据功率修正因子Stotal，预测基站平均电磁暴露强度，其函数如下：
式(6)中Ea为基站平均电磁暴露强度，单位为伏特每米，Eidle为频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度，单位为伏特每米，Stotal为测量带宽下的所有符号的功率修正因子。
本发明有益效果在于：本方法能根据手机物理层测量的接收信号强度指示和参考信号接收功率，得出基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值，并利用其比值计算测量带宽下所有符号的功率修正因子，根据功率修正因子和基站空闲模式下的电磁暴露强度，预测基站平均电磁暴露强度，该方法能够对基站平均电磁暴露进行精确预测和评估，具有一定的社会价值。
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。
实施例的测量对象为接入到LTE网络的Redmi Note 9 pro手机，接收信号强度指示和参考信号接收功率测量软件为CellularPro。基站空闲时电磁暴露强度测量设备为便携式频谱分析仪Keysight FieldFox N9918A和周期对数天线HyperLOG60180，频谱分析仪的参数设置如表1所示。
表1频谱分析仪参数设置
本发明提供一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，包括以下步骤：
(1)在6小时内，以6分钟为单位，将手机的接收信号强度指示和参考信号接收功率进行测量并且划分为60个时隙，分别用RSSIi和RSRPi表示，其中i＝1，2，3...60；
(2)根据步骤(1)选择多次测量中两个量之间比值最小的量，得出基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle；
(3)根据步骤(2)基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle，计算基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle；
(4)根据步骤(3)基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，计算测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子S1；
(5)根据步骤(4)功率修正因子S1，计算测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2；
(6)根据步骤(4)和步骤(5)，计算测量带宽下所有符号的功率修正因子Stotal；
(7)利用频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度Eidle，结合步骤(6)，根据功率修正因子Stotal，预测基站平均电磁暴露强度。
步骤(1)在6小时内，以6分钟为单位，测量手机的接收信号强度指示和参考信号接收功率如下表2：
| i | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| RSRP | -80 | -90 | -89 | -87 | -83 | -90 | -91 | -85 | -84 |
| RSSI | -53 | -59 | -57 | -55 | -53 | -59 | -57 | -55 | -51 |
| i | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| RSRP | -83 | -90 | -83 | -85 | -82 | -89 | -93 | -87 | -83 |
| RSSI | -53 | -53 | -53 | -57 | -53 | -51 | -59 | -51 | -53 |
| i | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| RSRP | -84 | -93 | -94 | -93 | -89 | -95 | -83 | -99 | -98 |
| RSSI | -51 | -65 | -61 | -61 | -51 | -63 | -55 | -67 | -65 |
| i | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 |
| RSRP | -83 | -90 | -85 | -94 | -100 | -90 | -87 | -95 | -87 |
| RSSI | -55 | -55 | -55 | -61 | -65 | -59 | -57 | -51 | -53 |
| i | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 |
| RSRP | -85 | -82 | -86 | -83 | -86 | -88 | -84 | -78 | -82 |
| RSSI | -57 | -51 | -55 | -51 | -53 | -57 | -53 | -51 | -57 |
| i | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 |
| RSRP | -80 | -78 | -75 | -88 | -81 | -80 | -87 | -91 | -89 |
| RSSI | -51 | -51 | -51 | -55 | -53 | -51 | -57 | -61 | -61 |
| i | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | |||
| RSRP | -88 | -91 | -84 | -84 | -84 | -85 | |||
| RSSI | -55 | -59 | -59 | -59 | -53 | -55 |
步骤(2)中，基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle
步骤(3)中，计算测量的空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle：
RSSIidle＝RSRP×Ridle＝-81×0.53＝-42.9
步骤(4)中，计算测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子S1：
步骤(5)中，计算测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2：
S2＝S1×s＝1.23×1.16＝1.43
上式中s为基站满载时物理资块内非参考信号所占符号的功率与参考信号所占符号的功率的比值，通过参考3GPP标准可得s为1.16。
步骤(6)中，计算测量带宽下所有符号的功率修正因子Stotal：
Stotal＝S1×S2＝1.23×1.43＝1.76
所述步骤(7)中，将频谱分析仪使用表1所示参数对手机进行测量，每次测量时间为6分钟，得到基站的空闲模式下的电磁暴露强度Eidle＝0.0817V/m，测量基站的平均电磁暴露强度：
为了证明发明的有效性，进行了测量值与预测值比较，结果如下所示：
| 电磁暴露测量值(V/m) | 电磁暴露预测值(V/m) |
| 0.1132 | 0.1083 |
从以上数据对比可以看出，手机的平均电磁暴露强度的计算值与实际测量值相差不大，说明利用此方法可以实现基站电磁暴露的精确预测，同时验证了本发明所使用方法的有效性。
Claims (7)
1.一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在6小时内，以6分钟为单位，将手机的接收信号强度指示和参考信号接收功率进行测量并且划分为60个时隙，分别用RSSIi和表示，其中i＝1，2，3...60；
(2)根据步骤(1)得到比值RSSIi/RSRPi的最小值，得出基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle；
(3)根据步骤(2)基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle，计算基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle；
(4)根据步骤(3)基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，计算测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子S1；
(5)根据步骤(4)功率修正因子S1，计算测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2；
(6)根据步骤(4)和步骤(5)，计算测量带宽下所有符号的功率修正因子Stotal；
(7)利用频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度Eidle，结合步骤(6)，根据功率修正因子Stotal，预测基站平均电磁暴露强度。
2.如权利要求1所述的一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，所属步骤(2)中，其特征在于，计算基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值Ridle，其函数如下：
上式中，Ridle为基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值，RSSIi为第i个时隙手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦，RSRPi为第i个时隙手机的参考信号接收功率，单位为分贝毫瓦。
3.如权利要求1所述的一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，所述步骤(3)中，其特征在于，计算基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，其函数如下：
RSSIidle＝RSRP×Ridle
上式中，RSSIidle为基站测量时空闲模式下手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦，RSRP为基站测量时的手机参考信号接收功率，单位为分贝毫瓦，Ridle为基站空闲模式下的接收信号强度指示和参考信号接收功率比值。
4.如权利要求1所述的一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，所述步骤(4)中，其特征在于，根据基站测量时空闲模式下的接收信号强度指示值RSSIidle，计算测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子S1，其函数如下：
上式中为S1测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子，RSSI为基站测量时手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦，RSSIidle为基站测量时空闲模式下手机的接收信号强度指示，单位为分贝毫瓦。
5.如权利要求1所述的一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，所述步骤(5)中，其特征在于，根据功率修正因子S1，计算测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2，其函数如下：
S2＝S1×s
上式中测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子S2，S1为测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子，s为基站满载时物理资块内非参考信号所占符号的功率与参考信号所占符号的功率的比值。
6.如权利要求1所述的一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，所述步骤(6)中，其特征在于，根据功率修正因子S1，S2，计算测量所有符号的功率修正因子Stotal，其函数如下：
Stotal＝S1×S2
式(5)中Stotal为测量带宽下的所有符号的功率修正因子，S1为测量带宽下参考信号所占符号的功率修正因子，S2测量带宽下非参考信号所占符号的功率修正因子。
7.如权利要求1所述的一种基于智能手机物理层测量的电磁暴露预测方法，所述步骤(7)中，其特征在于，利用频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度Eidle，根据功率修正因子Stotal，预测基站平均电磁暴露强度，其函数如下：
式(6)中Ea为基站平均电磁暴露强度，单位为伏特每米，Eidle为频谱分析仪测量出基站空闲模式下的电磁暴露强度，单位为伏特每米，Stotal为测量带宽下的所有符号的功率修正因子。
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