CN1240546A - 用于估计场强的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一个用于计算当包括一个室外发射机(106)时与诸建筑物(102,114)相关联的场强的方法和设备。优选地为了能够确定场强而不需大量的计算过程,该方法包括确定由发射机(106)在划定建筑物(104)或建筑物(104)的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值,和用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值,确定在建筑物或建筑物的一部分里面的场强。本方法能类似地应用于当包括一个室内发射机时的情形。
Description
本发明涉及一个计算一个当包括一个室外发射机时连接诸建筑物的无线电网络的场强的方法。
当正在建造一个无线电系统时，我们的目的是以可能的最低价实现希望的复盖区域。当考虑系统的诸基站的诸位置时，我们应考虑所需的业务容量和要实现的复盖区域。我们的目的是如此确定诸基站的位置，使得实现的复盖区域很广阔并使基站处在就无线电波传播来说有利的位置上。
本发明能应用于诸蜂窝无线电网络，特别是能应用于一个有多个建筑物和无线电网络是由诸微小区构成的环境中。诸微小区指的是比在一个常规的蜂窝无线电系统中的诸小区小得多的诸小区。诸小区的大小和诸基站的发射功率是相当小的。典型地将诸微小区用于需要一个高业务容量的诸城市中心中。
在这种情形中，要对沿着诸街道设置的诸基站的复盖区域进行估计是困难的，特别是要在诸建筑物内部进行这种估计是很困难的。而且，如果有一个分开的室内无线电系统，就难以对由一个室外无线电系统在室内引起的干扰场进行估计。类似地，要对由诸室内基站在诸建筑物外面产生的场强进行估计是困难的。
已经为无线电网络的规划设计了诸不同的方法和工具。通常我们将包括在想要的复盖区域中的仿造的地面和建筑物的数据的诸矢量图用作在无线电网络规划中的诸工具。通过一个矢量图，我们就能够利用一台计算器对诸不同的基站位置，计算与网络工作相关的复盖区域和诸参数。然而，确定室内衰减是困难的。一个一般采用的方法包括通过估计建筑物外面的总场强，估计诸外墙的一个衰减系数和估计诸内墙的一个相应的衰减系数来确定室内的复盖区域。然而，因为在诸微小区中的场强也会在室内发生相当大的变化，所以由这种方法给出的诸结果是非常不精确的，而且使用一个衰减系数也是不够充分的。
另一个已知的方法包括在诸不同的建筑物内实施诸种测量并如此设置一个基站，使能达到最佳的可听度。然而，这种方法的一个缺点是诸测量很昂贵并要化费大量的时间。而且，在复盖区域中的所有建筑物内实施诸测量实际上是不可能的。一个第三种方法使用称为射线跟踪法的诸方法计算复盖区域。然而，因为在这种情形中诸射线也应能在诸建筑物内部传播，所以这种方法是不切实际的。由于在诸室外和室内结构之间的相互作用，即便用当前的诸计算机，计算时间也会变得太长。因为这种方法对于计算充分地考虑了视线和从诸建筑物的诸墙壁反射或散射回来的诸射线，而通常忽略了通过诸建筑物传播的诸射线，所以它适合用于室外。
本发明的目的是提供一种方法，用该方法就能以足够的精度确定室内场强而没有上述的诸多问题。
用序言中描述的一种方法能够达到这个目的，其特征在于该方法包括确定由发射机在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值，和用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物或建筑物的一部分里面的场强。
本发明也涉及一个计算一个当包括一个室内发射机时连接诸建筑物的无线电网络的场强的方法。本发明的这种方法的特征在于该方法包括确定由发射机在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值，和用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物外面的场强。
本发明进一步涉及一个用于设计一个连接诸建筑物的无线电网络的设备，该无线电网络包括一台室外发射机。本发明的这种设备的特征在于该设备包括用于确定由发射机在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值的装置，和用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物或建筑物的一部分里面的场强的装置。
本发明进一步涉及一个用于设计一个连接诸建筑物的无线电网络的设备，该无线电网络包括一台室内发射机。本发明的这种设备的特征在于该设备包括用于确定由发射机在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值的装置，和用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物外面的场强的装置。
本发明的解决方法提供了多个优点。我们能用本发明以一个令人满意的精度确定场强而不需要诸昂贵的测量。本发明也避免了大量的计算操作。因为本发明能容易地确定诸模块之间的接口，所以本发明也能使用于计算室内和室外场强的软件由诸模块组成。
下面我们将根据所附的诸图参照诸例子对本发明进行较详细的描述，其中
图1表示能将本发明应用于其规划的诸无线电系统的一个例子。
图2说明在一个城市环境中的许多建筑物。
图3说明一座要在其内部确定场强的建筑物。
图4说明一座有一台室内发射机的建筑物，要确定由该室内发射机产生的场强。
图5说明一个城市环境的另一个例子，和
图6说明本发明的设备结构的一个例子。
于是本发明的方法能优先地应用于对一个无线电系统进行规划。本发明的方法特别能应用于当在诸城市环境中用微小区技术实现诸无线电系统的规划时的情形。图1说明一些典型的无线电系统。图1表示两个系统，一个典型的蜂窝无线电网络100和一个在一座建筑物102中的室内网络104。在蜂窝无线电网络100中，一个基站106位于诸建筑物的外面并包括许多用户终端108到112，其中的一些，108，110能够是室外终端，某终端112能够是在建筑物114内。诸用户终端有一个和基站的双向连接。一个在建筑物102内的室内微微小区网络104包括一个室内基站116和许多位在建筑物内部的终端118到120。这些网络能够同时进行工作，但是在对网络进行规划时，如对蜂窝无线电网络100的基站106的一个信号122在建筑物102内部的可听度，和类似地对建筑物102的室内网络104的基站的一个信号124在建筑物102外部的传播进行规划时，必须考虑由它们对彼此产生的干扰。
下面让我们来看一下图2的地图网格，它表示了一个城市的街区。图2是用9座建筑物200到216为例画出的。让我们假设一个蜂窝无线电网络的一个基站218位于一座建筑物202的一角。作为一个例子我们研究建筑物212，我们要确定由一个蜂窝无线电网络的基站218在建筑物212内部产生的场强。
本发明的基本思想是为了确定由一台室外发射机在建筑物内部产生的场强，首先对在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面，如诸外墙上的电磁场的诸估计值进行估计。这能够通过利用现有的用于场强估计值的诸方法，如诸射线(ray)跟踪法来实现。作为和现有技术的显著区别，我们估计在建筑物的诸外表面上的场强并且计算不扩展到建筑物的内部。于是，在图2的例子中，一个估计是用由诸虚线表示的诸信号组成的，这些信号来自基站218，通过诸不同的路径到达该建筑物的四周，并从围绕的诸建筑物的诸墙壁和诸屋角反射和散射回来。
下一步是将对在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算得到的电磁场的诸估计值用作诸给定值，来确定在建筑物的希望的诸部分中的室内场强。这能够通过利用诸已知的计算诸建筑物中的室内衰减的方法来实现，但是和已知诸方法不同，一个建筑物外面的场的给定值不是一个单一的估计出来的数字，而是在建筑物的诸外表面上场强的一个较精确的估计值。图3说明了这一点，图3画出了研究中的建筑物212。现在我们已经对建筑物的诸外表面确定了电磁场的诸估计值，并将它们用于确定一个室外基站的室内场强。电磁场的诸估计值能够包括，例如，许多它们的诸方向和诸强度是已知的场强矢量。将这些矢量用作诸基本数据，就能使我们得到一个比以前更精确的在要确定的建筑物的诸希望的部分中的场强估计值。
下面让我们来看一下基站发射机位于一座建筑物内部的情形。图4画出了一个建筑物216，在该建筑物内已经有一个包括一个或多个基站400的室内无线电网络。同时，让我们来看一下图5，图5画出了一个如图2所示的那种地图网格，并画出了许多座建筑物200到216和一个外部网络的基站218。于是问题在于确定由在建筑物216里面的网络在建筑物216外面产生的场强。
本发明的基本思想是为了确定由一台室内发射机在一座建筑物外部产生的场强，首先对在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面，如诸外墙上的电磁场的诸估计值进行估计。在这样做时，能够利用现有的估计场强的诸方法。作为和现有技术的区别，估计在一座建筑物的诸外表面上的场强并且计算不扩展到该建筑物的外部。于是，在图4的例子中，一个估计值是由用诸虚线表示的诸信号组成的，这些信号来自基站400，通过诸不同的路径到达建筑物216的诸外表面，并从该建筑物内部的诸内墙壁，诸走廊和诸结构反射和散射回来。计算的结果是在该建筑物的外部的电磁场的诸估计值。这些估计可以包括许多要将它们的方向和强度计算出来的矢量500到506。
下一步是将对在划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算得到的电磁场的诸估计值用作诸给定值，来确定在建筑物外面的诸希望的部分中的场强。这能够通过利用诸已知的确定场强的方法来实现，但是和已知的诸方法不同，一个建筑物里面的场的给定值不是一个单一的估计数字，而是在建筑物的诸外表面上场强的一个更精确的估计值。
自然，也能三维地计算场强，诸建筑物的诸外表面在诸不同的高度上有诸不同的场强。
下面让我们参照图6来看一下本发明设备的工作。本发明的设备包括第一个计算装置(600)，用于确定在建筑物或建筑物的一部分内的场强，和第二个计算装置(602)，用于确定室外无线电场强。以后，我们将第一个计算装置称为室内计算装置和将第二个计算装置称为室外计算装置。
该设备进一步包括存储装置(604)用于维持一个地图数据库，存储装置(606)用于维持一个建筑物数据库，和存储装置(608)用于维持一个地图数据库，和存储装置(608)用于保存一个基站数据库。因此，地图数据库包括一个复盖被考虑的区域的数字地图。建筑物数据库包括来自由地图数据库表示的区域的建筑物数据，即，例如，诸建筑物的诸墙壁和诸地板的数量。基站数据库包括关于诸基站的位置数据和诸最重要的参数以及在一个基站的业务和干扰区域内的诸地图点上的衰减值。
首先让我们研究如何计算一个室外基站在诸建筑物外面的希望的区域中的场强。室外计算装置602从基站数据库608读出基站数据。接着，从地图数据库604读出在希望的区域中的数据。然后用基站数据和地图数据确定在希望的区域中的场强。能将诸计算得到的值存储在基站数据库中。
其次让我们研究如何确定一个室内基站在基站建筑物里面的场强。室内计算装置600从基站数据库608读出基站数据。从建筑物数据库606读出基站建筑物数据。然后用基站数据和建筑物数据确定在建筑物内部的场强。能将诸计算得到的值存储在基站数据库中。
其次让我们研究在本发明的解决方法中如何确定一个室外基站在希望的建筑物内部的场强。室内计算装置600从基站数据库608读出基站数据。然后从基站数据库608读出对在希望的建筑物的诸边界上的场的诸更新的估计值。如果我们不能得到这些估计值，则用室外计算装置将它们计算出来。室内计算装置从建筑物数据库606读出关于希望的建筑物的数据。室内计算装置用基站数据，建筑物数据和在建筑物的诸边界上的诸估计值计算在建筑物内部的场强。
其次让我们研究如何确定一个室内基站在诸建筑物外面的希望的区域中的场强。室外计算装置602从基站数据库608读出基站数据。然后，从基站数据库读出对在基站建筑物的诸边界上的场的诸更新的估计值。如果我们不能得到这些估计值，则用室内计算装置600将它们计算出来。室外计算装置602从地图数据库604读出关于希望的区域的数据并用地图数据，基站数据和在基站建筑物的诸边界上的诸估计值计算在诸建筑物外部的希望的区域中的场强。
总之，让我们研究如何确定一个室内基站在一个不同于基站建筑物的建筑物内部的场强。室内计算装置600从基站数据库608读出基站数据和对在希望的建筑物的诸边界上的场的诸最新估计值。如果我们不能得到这些估计值，则用室外计算装置将它们计算出来。为了进行该计算，室外计算装置需要在基站建筑物的诸边界上的诸估计值，如果我们不能得到这些估计值，则必须用室内计算装置实施所需的计算。室内计算装置600从建筑物数据库606读出关于希望的建筑物的数据并用基站数据，建筑物数据和在建筑物的诸边界上的诸估计值，计算在建筑物内部的场强。
尽管我们在上面已经根据所附的诸图并参照例子对本发明进行了描述，但是显然本发明不限于此，而且能在所附的权利要求书中公开的创造性的思想的范围内以许多方式对本发明进行修改。
Claims (10)
1.一个用于计算一个当包括一个室外发射机(106)时与诸建筑物(102，114)相关联的无线电网络的场强的方法，该方法的特征在于它包括
确定由发射机(106)在划定建筑物(104)或建筑物(104)的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值，
用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物或建筑物的一部分里面的场强。
2.一个用于计算一个当包括一个室内发射机(116)时与诸建筑物(102，114)相关联的无线电网络的场强的方法，该方法的特征在于它包括
确定由发射机(116)在划定建筑物(102)或建筑物(102)的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值，
用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物外面的场强。
3.一个如权利要求1或2中所述的方法，它的特征在于划定建筑物的边界的诸表面包括建筑物的诸外墙壁。
4.一个如权利要求1或2中所述的方法，它的特征在于划定建筑物的边界的诸表面包括建筑物的诸地板和诸外墙壁。
5.一个如权利要求1或2中所述的方法，它的特征在于当对建筑物的诸表面计算电磁场的诸估计值时，所用的传播模型与用于在对诸表面计算的电磁场的诸估计值的基础上计算场强的传播模型不同。
6.一个如权利要求1中所述的方法，它的特征在于
在本方法中持有一个地图数据库，一个建筑物数据库和一个基站数据库，和在于
从基站数据库读出基站数据，
从地图数据库读出关于希望的区域的数据，
在基站数据和地图数据的基础上确定在希望的区域中的第一批电磁场估计值，
从建筑物数据库读出关于希望的建筑物的数据，
在建筑物数据，第一批电磁场估计值和基站数据的基础上确定在建筑物里面的场强。
7.一个如权利要求2中所述的方法，它的特征在于
在本方法中持有一个地图数据库，一个建筑物数据库和一个基站数据库，和在于
从基站数据库读出基站数据，
从建筑物数据库读出关于希望的建筑物的数据，
在基站数据和建筑物数据的基础上确定在希望的建筑物中的第一批电磁场估计值，
从地图数据库读出关于希望的区域的数据，
在地图数据，第一批诸电磁场估计值和基站数据的基础上确定在建筑物外面的场强。
8.一个用于设计一个与诸建筑物(102，114)相关联的无线电网络的设备，该无线电网络包括一个室外发射机(106)，该设备的特征在于它包括
用于确定由发射机(106)在划定建筑物(104)或建筑物(104)的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值的装置(602)，和
用于用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物或建筑物的一部分里面的场强的装置(600)。
9.一个用于设计一个与诸建筑物(102，114)相关联的无线电网络的设备，该无线电网络包括一个室内发射机(106)，该设备的特征在于它包括
用于确定由发射机(116)在划定建筑物(102)或建筑物(102)的一部分的边界的诸表面上产生的电磁场的诸估计值的装置(600)，和
用于用对划定建筑物或建筑物的一部分的边界的诸表面计算的电磁场的诸估计值，确定在建筑物外面的场强的装置(602)。
10.一个如权利要求8或9中所述的设备，该设备的特征在于它包括用于维持一个地图数据库的装置(604)，用于维持一个建筑物数据库的装置(606)和用于维持一个基站数据库的装置(608)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN97180787A CN1240546A (zh) | 1996-12-19 | 1997-12-17 | 用于估计场强的方法和设备 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102651872A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-29 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 干扰无线信号的预测方法及装置 |
| US8355680B2 (en) | 2007-12-10 | 2013-01-15 | Nec Corporation | Radio wave propagation analysis result display system |
-
1997
- 1997-12-17 CN CN97180787A patent/CN1240546A/zh active Pending
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| US8355680B2 (en) | 2007-12-10 | 2013-01-15 | Nec Corporation | Radio wave propagation analysis result display system |
| CN102651872A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-29 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 干扰无线信号的预测方法及装置 |
| CN102651872B (zh) * | 2012-05-08 | 2014-12-03 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 干扰无线信号的预测方法及装置 |
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