本发明涉及一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法。
背景技术：
随着无线局域网(wirelesslocalareanetwork，wlan)的普及，对wlan电磁辐射强度评估越来越重要，目前大部分研究wlan电磁辐射时，通常只把wlan看成单一的站点，没有把联合干扰功率考虑进来，当wlan传输数据时，用户和接入点分布密度越大，则产生的干扰越强，wlan占空比和电磁辐射也越大，然而，在目前已经公开的相关文献和专利中，还没有一种方法将wlan电磁辐射与联合干扰功率理论结合起来。针对现有技术中存在的不足，本专利提出一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法，该方法根据wlan的面积分布求得wlan范围内的用户数分布，通过得到的wlan范围内的用户数分布，再计算联合干扰密度和sinr值，并进一步求得wlan占空比，最终预测wlan的平均电磁辐射。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于联合干扰功率的wlan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)根据wlan的面积分布，求得wlan范围内的用户数分布；(2)根据步骤(1)得到的wlan范围内的用户数分布，计算联合干扰功率iagg；(3)根据步骤(2)得到的联合干扰功率iagg，计算sinr值，并计算wlan占空比；(4)利用频谱分析仪测量出最大电磁辐射强度，结合步骤(3)得到的wlan占空比，预测wlan平均电磁辐射强度。上述的一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法，所述步骤(1)中，其特征在于，wlan的覆盖面积分布为：其中λa为接入点的泊松点分布参数，单位为个/m2，s为wlan的覆盖面积，单位为m2，k为随机数；wlan范围内的用户数分布为：其中ns为wlan覆盖范围内的用户数，单位为个，λs为用户数的泊松点分布参数，单位为个/m2，p{ns＝k}为wlan覆盖范围内的用户数ns为k的概率。上述的一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法，所述步骤(2)中，其特征在于，联合干扰密度为：其中ns为wlan范围内的用户数，单位为个，nap为wlan范围内的接入点个数，单位为个，nap的分布为：其中r为接入点的传感半径，通过wlan后台管理系统可以获得。表示第k个接入点对用户i的干扰功率，单位为dbm，其表达式如下：其中p1为接入点k的发射功率，单位为dbm，c1为传播参数，其值为9.94，r1(k,i)接入点k和用户i的距离，单位为m，α路径损耗指数，为3.67，h(k,i)为第k个接入点和用户i之间的信道增益的随机变量，服从瑞丽分布，表达式如下：h(k,i)＝1-e-r(t),t>0(6)其中，r(t)为接收信号的衰减包络，通过频谱仪测量得到，单位db。同时，ω(n)表示wlan的覆盖范围内的用户集，表示第n个用户对用户i的干扰，其表达式如下：其中p2为第n个用户的发射功率，单位为dbm，c2为传播参数，其值为9.94，r2(n,i)第n个用户和用户i的距离，单位为m，α路径损耗指数，为3.67，h(n,i)为第n个用户和用户i之间的信道增益的随机变量，服从瑞丽分布，表达式如下：h(n,i)＝1-e-r(t),t>0(8)其中，r(t)为接收信号的衰减包络，通过频谱仪测量得到，单位为db。上述的一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法，所述步骤(3)中，其特征在于，根据步骤(2)得到的联合干扰功率，sinri的计算表达式为：其中p′为用户接收到的有用功率，单位为dbm，iagg为联合干扰功率，单位为dbm，σ2为背景噪声，为-60dbm；则传输1mbit所需的平均时间为：其中t为平均传输时间，单位为秒，ns为wlan覆盖范围里的用户数，单位为个，f(sinri)为分段常数函数，表示为不同sinri值所对应的相关传输速率，单位为mbps；并计算wlan的占空比：其中，m为wlan传输的数据流量，单位为mbit，t为总时间，单位为秒。上述的一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法，所述步骤(4)中，其特征在于，利用频谱分析仪测量出最大电磁辐射强度，结合步骤(3)得到的wlan占空比，预测wlan平均电磁辐射强度公式如下：emax为频谱分析仪测量得出的最大电磁辐射强度，其单位为v/m，eavg为平均电磁辐射强度值，其单位为v/m，d为wlan占空比。本发明的有益效果在于：本方法根据wlan覆盖范围求得用户分布数，再根据wlan范围内的用户数和接入点数求得联合概率分布以及sinr值，并进一步求得wlan占空比和平均电磁辐射，该方法能够精确预测和评估wlan平均电磁辐射，并指导wlan环境影响评价与环境保护，具有一定的社会价值。具体实施方式本发明实施对象是ieee802.11b和802.11gwlan，工作在2.4ghz频段，总可用带宽为83.5mhz(2.4ghz～2.483ghz)，划分为13个带宽为22mhz的信道。测量设备为安泰信公司生产的型号为at6030d的扫描调谐频谱仪(频率范围9khz-3ghz)和pcd82_50全向天线(频率范围为80mhz-3ghz)组成，天线因子为30db/m，电缆损耗为3db。本发明的一种基于联合干扰功率的wlan电磁辐射预测方法，包括以下步骤：(1)根据wlan的面积分布，求得wlan范围内的用户数分布；(2)根据步骤(1)得到的wlan范围内的用户数分布，计算联合干扰功率iagg；(3)根据步骤(2)得到的联合干扰功率iagg，计算sinr值，并计算wlan占空比；(4)利用频谱分析仪测量出最大电磁辐射强度，结合步骤(3)得到的wlan占空比，预测wlan平均电磁辐射强度。上述步骤(1)中，通过omnipeek扫描周围用户数和接入点个数，获得用户数的泊松点分布参数λs，其值为0.9m-2，以及接入点数的泊松点分布参数λa，其值为0.028m-2，得出wlan面积分布：wlan范围内的用户数分布为：上述步骤(2)中，根据步骤(1)得到的wlan范围内的用户数分布，计算联合干扰功率包括以下步骤：用频谱仪选用峰值检波模式，呈现信号连续变化的轨迹，获取信号包络衰减度，当第k个接入点和用户i之间信号衰落r(t)为0.42db时，则信道随机增益变量为：h(k,i)＝1-e-r(t)＝1-e-0.42≈0.34其中第k个接入点对用户i的干扰功率的计算公式为：其中p1为接入点k的发射功率，单位为dbm，其值为25dbm，c2为传播参数，其值为9.94，r(k,i)第n个用户和用户i的距离，其值为3.2m，α路径损耗指数，为3.67，h(k,i)为第n个用户和用户i之间的信道增益的随机变量，其值为0.34；用频谱仪选用峰值检波模式，呈现信号连续变化的轨迹，获取信号包络衰减度，当第n个用户和用户i之间信号衰落r(t)为0.13db时，则信道随机增益变量为：h(k,i)＝1-e-r(t)＝1-e-0.13≈0.12其中第n个用户与用户i的干扰的计算公式为：其中p2为第n个用户的发射功率，单位为dbm，其值为20dbm，c2为传播参数，其值为9.94，r2(n,i)第n个用户和用户i的距离，其值为1.5m，α路径损耗指数，为3.67，h(n,i)为第n个用户和用户i之间的信道增益的随机变量，其值为0.12；wlan范围内的接入点数分布为：其中r为接入点的传感半径，通过wlan后台管理系统查询到为4.8米。则联合干扰功率为：上述步骤(3)中，根据步骤(2)得到的联合干扰功率iagg，计算sinr值：其中p′为用户接收到的有用功率，单位为23dbm，iagg为联合干扰功率，单位为5.92dbm，σ2为背景噪声，为-60dbm；则传输1mbit所需的平均时间为：t为平均传输时间，单位为0.65秒，ns为wlan覆盖范围里的用户数，单位为6个，f(sinri)为分段常数函数，表示为不同sinri值所对应的相关传输速率，单位为mbps；则wlan占空比为：其中，m为wlan传输的数据流量，其值为50mbit，t为总时间，单位为78.7秒。上述步骤(4)中，利用频谱分析仪测量出最大电磁辐射强度，结合步骤(3)得到的wlan占空比，预测wlan平均电磁辐射强度，包括以下内容：通过频谱仪监测到路由器发送的信道，本实施例中，路由器工作在2.4ghz频段1信道(中心频率为2.412ghz，频率覆盖范围为2.401-2.423ghz)上。通过使用频谱仪在“最大保持”模式下，测量出最大电磁辐射强度为4.1963v/m，然后结合步骤3中得到的wlan占空比，其值为41.3％，即可预测出wlan的平均电磁辐射强度：为了证明发明的有效性，我们用频谱仪测量得到wlan平均电磁辐射强度与预测的电磁辐射强度作对比，结果如下所示：电磁辐射测量值(v/m)电磁辐射预测值(v/m)2.6972.658通过对比，本专利对wlan电磁辐射强度的预测值与测量值非常一致，证实本专利
发明内容的可行性。当前第1页12