一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法与流程

本发明涉及一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法。

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，在人行道区域，两侧为建筑，如果不考虑极化方向，很难对该区域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，在两侧为建筑场景，还没有针对极化方向的一种基站电磁辐射评估方法。

针对现有技术中存在的不足，本专利提出一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，该方法根据接收天线分别在垂直角和水平角上的测量，分别使用正态分布函数进行拟合，得到正态分布函数的具体参数值及其最大值，根据正态分布函数的具体参数值，得到在垂直角和水平角上的联合概率密度函数及其最大概率，然后求出入射波的总功率，从而得到基站电磁辐射强度。通过本发明提出的评估方法，对两侧为建筑场景的基站电磁辐射评估有着很大的参考价值。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，包括以下步骤：

1)、接收天线在垂直角θ为[θi:-15°,-10°,-5°,0°,5°,10°,15°,20°,25°,30°,35°,40°,45°,i＝1,2,3,…,13]，进行测量，分别得到垂直极化波在这13个垂直角θi的测量值单位为w，i＝1,2,3…,13，分别得到水平极化波在这13个垂直角θi的测量值单位为w，i＝1,2,3…,13；同时接收天线在水平角为进行测量，分别得到垂直极化波在这12个水平角的测量值单位为w，j＝1,2,3…,12，分别得到水平极化波在这12个水平角的测量值单位为w，j＝1,2,3…,12；

2)、对步骤1)的测量值使用正态分布函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数pv(θ)、ph(θ)进行拟合，分别得到正态分布函数pv(θ)、ph(θ)的相关参数具体值，并得到正态分布函数pv(θ)的最大值a、正态分布函数ph(θ)的最大值b，单位为w；对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数进行拟合，分别得到正态分布函数的相关参数具体值，并得到正态分布函数的最大值c、正态分布函数的最大值d，单位为w；

3)、根据步骤2)得到的相关参数值，分别得到垂直极化波在垂直角θ上的概率密度函数fv(θ)、水平极化波在垂直角θ上的概率密度函数fh(θ)、垂直极化波在水平角上的概率密度函数以及水平极化波在水平角上的概率密度函数

4)、根据步骤3)得到的概率密度函数fv(θ)、fh(θ)、以及分别得到垂直极化波在垂直角θ和水平角上的联合概率密度函数水平极化波在垂直角θ和水平角上的联合概率密度函数并得到联合概率密度函数的最大概率、联合概率密度函数的最大概率；

5)、根据步骤4)得到的最大概率，并结合步骤2)得到的最大值a、b、c以及d，分别得到垂直极化波的总功率pv、水平极化波的总功率ph，单位为w，从而求出入射波的总功率ptotal，单位为w；

6)、通过步骤5)得到的总功率ptotal，得到电磁辐射强度e，单位为v/m。

上述的一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，所述步骤2)中，正态分布函数pv(θ)、ph(θ)、分别为：

上式中，pv(θ)为垂直极化波在垂直角θ的正态分布函数，ph(θ)为水平极化波在垂直角θ的正态分布函数，为垂直极化波在水平角的正态分布函数，为水平极化波在水平角的正态分布函数，a为正态分布函数pv(θ)的最大值，单位为w，b为正态分布函数ph(θ)的最大值，单位为w，c为正态分布函数的最大值，单位为w，d为正态分布函数的最大值，单位为w，为均值，单位为度，μ1、μ2、μ3、μ4为标准差，单位为度；

对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数pv(θ)、ph(θ)进行拟合，得到正态分布函数pv(θ)的最大值a、正态分布函数ph(θ)的最大值b以及参数μ1、μ2的具体值；对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数进行拟合，得到正态分布函数的最大值c、正态分布函数的最大值d以及参数μ3、μ4的具体值。

上述的一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，所述步骤3)中，概率密度函数fv(θ)、fh(θ)、以及分别为：

上式中，fv(θ)为垂直极化波在垂直角θ上的概率密度函数，fh(θ)为水平极化波在垂直角θ上的概率密度函数，为垂直极化波在水平角上的概率密度函数，为水平极化波在水平角上的概率密度函数，a、b、c、d为常数，为均值，单位为度，μ1、μ2、μ3、μ4为标准差，单位为度；

通过步骤2)得到的相关参数值，分别得到垂直极化波在垂直角θ上的概率密度函数fv(θ)、水平极化波在垂直角θ上的概率密度函数fh(θ)、垂直极化波在水平角上的概率密度函数以及水平极化波在水平角上的概率密度函数的表达式。

上述的一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，所述步骤4)中，联合概率密度函数分别为：

上式中，为垂直极化波在垂直角θ和水平角上的联合概率密度函数，为水平极化波在垂直角θ和水平角上的联合概率密度函数，fv(θ)为垂直极化波在垂直角θ上的概率密度函数，为垂直极化波在水平角上的概率密度函数，fh(θ)为水平极化波在垂直角θ上的概率密度函数，为水平极化波在水平角上的概率密度函数，a、b、c、d为常数，联合概率密度函数最大概率为常数a与常数c的乘积，该乘积根据得到，联合概率密度函数最大概率为常数b与常数d的乘积，该乘积根据得到，为均值，单位为度，μ1、μ2、μ3、μ4为标准差，单位为度；

结合步骤3)得到的概率密度函数fv(θ)、fh(θ)、以及分别求出联合概率密度函数以及的具体表达式，同时得到联合概率密度函数的最大概率a×c以及联合概率密度函数的最大概率b×d。

上述的一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，所述步骤5)中，根据步骤4)得到的最大概率，结合步骤2)得到的最大值a、b、c以及d，得到垂直极化波的总功率pv、水平极化波的总功率ph分别为；

上式中，pv为垂直极化波的总功率，单位为w，ph为水平极化波的总功率，单位为w，a为正态分布函数pv(θ)的最大值，单位为w，b为正态分布函数的最大值，单位为w，c为正态分布函数ph(θ)的最大值，单位为w，d为正态分布函数的最大值，单位为w，a、b、c、d为常数，a×c为联合概率密度函数的最大概率，b×d为联合概率密度函数的最大概率；

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ptotal为：

ptotal＝pv+ph

上式中，ptotal为入射波的总功率，单位为w，pv为垂直极化波的总功率，单位为w，ph为水平极化波的总功率，单位为w。

上述的一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，所述步骤6)中，通过步骤5)得到的总功率ptotal，求出电磁辐射强度e：

上式中，e为电磁辐射强度，单位为v/m，ptotal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，arf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，分别使用正态分布函数进行拟合，得到正态分布函数的具体参数值及其最大值，从而得到在垂直角和水平角上的联合概率密度函数及其最大概率，然后求出入射波的总功率，从而得到基站电磁辐射强度。该方法对两侧为建筑场景的基站电磁辐射评估有着很大的参考价值，具有一定的社会效益。

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。

本发明实施地点为人行道，左右两侧为建筑，实施对象为lte基站，测量设备采用keysightn9918a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arf为3db，射频电缆的阻抗z为50ω。

本发明的一种两侧为建筑的基站电磁辐射评估方法，包括以下步骤：

1)、接收天线在垂直角θ为[θi:-15°,-10°,-5°,0°,5°,10°,15°,20°,25°,30°,35°,40°,45°,i＝1,2,3,…,13]，进行测量，分别得到垂直极化波在这13个垂直角θi的测量值单位为w，i＝1,2,3…,13，分别得到水平极化波在这13个垂直角θi的测量值单位为w，i＝1,2,3…,13；同时接收天线在水平角为进行测量，分别得到垂直极化波在这12个水平角的测量值单位为w，j＝1,2,3…,12，分别得到水平极化波在这12个水平角的测量值单位为w，j＝1,2,3…,12；

2)、对步骤1)的测量值使用正态分布函数进行拟合，具体为：对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数pv(θ)、ph(θ)进行拟合，分别得到正态分布函数pv(θ)、ph(θ)的相关参数具体值，并得到正态分布函数pv(θ)的最大值a、正态分布函数ph(θ)的最大值b，单位为w；对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数进行拟合，分别得到正态分布函数的相关参数具体值，并得到正态分布函数的最大值c、正态分布函数的最大值d，单位为w；

3)、根据步骤2)得到的相关参数值，分别得到垂直极化波在垂直角θ上的概率密度函数fv(θ)、水平极化波在垂直角θ上的概率密度函数fh(θ)、垂直极化波在水平角上的概率密度函数以及水平极化波在水平角上的概率密度函数

4)、根据步骤3)得到的概率密度函数fv(θ)、fh(θ)、以及分别得到垂直极化波在垂直角θ和水平角上的联合概率密度函数水平极化波在垂直角θ和水平角上的联合概率密度函数并得到联合概率密度函数的最大概率、联合概率密度函数的最大概率；

5)、根据步骤4)得到的最大概率，并结合步骤2)得到的最大值a、b、c以及d，分别得到垂直极化波的总功率pv、水平极化波的总功率ph，单位为w，从而求出入射波的总功率ptotal，单位为w；

6)、通过步骤5)得到的总功率ptotal，得到电磁辐射强度e，单位为v/m。

所述步骤1)中，通过接收天线在垂直角θ为[θi:-15°,-10°,-5°,0°,5°,10°,15°,20°,25°,30°,35°,40°,45°,i＝1,2,3,…,13]，进行测量，分别得到垂直极化波在这13个垂直角θi的测量值单位为w，分别得到水平极化波在这13个垂直角θi的测量值单位为w，具体值分别如表1、表2所示：

表1垂直极化波在这13个垂直角θi的测量值(单位为w)，i＝1,2,3…,13

表2水平极化波在这13个垂直角θi的测量值(单位为w)，i＝1,2,3…,13

同时接收天线在水平角为进行测量，分别得到垂直极化波在这12个水平角的测量值单位为w，分别得到水平极化波在这12个水平角的测量值单位为w，具体值分别如表3、表4所示：

表3垂直极化波在这12个水平角的测量值(单位为w)，j＝1,2,3,…,12

表4水平极化波在这12个水平角的测量值(单位为w)，j＝1,2,3,…,12

所述步骤2)中，对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数pv(θ)、ph(θ)在matlab中进行拟合，分别得到正态分布函数pv(θ)的最大值a＝3.42×10^-7w、正态分布函数ph(θ)的最大值b＝1.78×10^-7w，以及相关参数具体值，μ1＝22°，μ2＝26°；对步骤1)得到的测量值分别使用正态分布函数在matlab中进行拟合，分别得到正态分布函数的最大值c＝1.66×10^-7w、正态分布函数的最大值d＝1.55×10^-7w，以及相关参数具体值，μ3＝169°，μ4＝172°；

那么得到正态分布函数pv(θ)、ph(θ)、的具体表达式分别如下：

所述步骤3)中，通过步骤2)得到的相关参数值，分别得到垂直极化波在垂直角θ上的概率密度函数fv(θ)、水平极化波在垂直角θ上的概率密度函数fh(θ)、垂直极化波在水平角上的概率密度函数以及水平极化波在水平角上的概率密度函数的表达式分别为：

上式中，a、b、c、d为常数。

所述步骤4)中，结合步骤3)得到的概率密度函数fv(θ)、fh(θ)、以及分别得到联合概率密度函数的具体表达式为：

上式中，a、b、c、d为常数，联合概率密度函数最大概率为常数a与常数c的乘积，联合概率密度函数最大概率为常数b与常数d的乘积；

根据

得到a×c＝0.538，b×d＝0.661。

所述步骤5)中，根据步骤4)得到的最大概率，结合步骤2)得到的最大值a、b、c以及d，得到垂直极化波的总功率pv、水平极化波的总功率ph分别为；

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ptotal为：

ptotal＝pv+ph＝1.448×10^-6w

所述步骤6)中，通过步骤5)得到的总功率ptotal，并且已知天线因子af为30db/m，线缆损耗arf为3db，射频电缆的阻抗z为50ω，因此得到电磁辐射强度e：

经过与实际电磁辐射强度测量值0.385v/m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。