本发明涉及一种lte基站电磁辐射预测方法。
背景技术：
随着移动通信技术长期发展以及个人移动智能设备的进步，移动通信基站成为了生活中最主要的电磁辐射源，引起了公众和研究人员的广泛关注。目前4g/lte是主流的商用移动通信网络，lte基站数量占比已经超过基站总数的二分之一，lte基站电磁辐射暴露水平的安全合规性评估尤为重要。lte基站电磁辐射受到基站数据业务量变化的直接影响，且在目前已公开的文献和专利中，还没有一种方法能基于lte基站数据业务状态对lte基站电磁辐射暴露水平进行有效预测，因此需要新的技术来解决这个问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种lte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)、根据lte基站业务情况，将lte网络中的业务传输状态定义为4种业务状态：语音业务闲时状态，语音业务忙时状态，数据业务低速状态和数据业务突发状态，4种业务状态分别用数字1、2、3、4分别表示，语音业务闲时状态的业务到达率记为λ1，语音业务忙时状态的业务到达率记为λ2，数据业务低速状态的业务到达率记为λ3，数据业务突发状态的业务到达率记为λ4，根据4种业务状态建立业务到达的马尔科夫调制泊松过程(mmpp)，mmpp过程的转移率生成矩阵记为q，q＝[qij]4×4，∑jqij＝0，i和j取值为1、2、3、4，qij表示业务状态i与业务状态j之间的业务转移率，mmpp过程的业务到达率对角矩阵为λ＝diag(λ1,λ2,λ3,λ4)，业务转移率和业务到达率通过电信运营商的数据获得；
2)、基于4种业务状态的mmpp过程建立lte基站混合业务排队模型mmpp/d/1，其中d表示排队模型服务时间为常数，1表示排队模型为单服务台，通过业务状态传输概率方程组计算4种业务状态的传输概率：语音业务闲时状态的传输概率∏1,1，语音业务忙时状态的传输概率∏2,1，数据业务低速状态的传输概率∏3,1，数据业务突发状态的传输概率∏4,1；
3)、根据lte基站发射天线参数，结合步骤2)得到的业务状态传输概率∏1,1，∏2,1，π3,1和∏4,1，计算lte基站电磁辐射强度预测值。
上述的一种lte基站电磁辐射预测方法，所述步骤2)中，其特征在于，根据基于mmpp的混合业务排队模型mmpp/d/1，得到业务状态传输概率方程组如下：
上式中，qij为mmpp过程业务转移率，i和j取值为1、2、3、4，qij表示业务状态i与业务状态j之间的转移率，λ1为语音业务闲时状态的业务到达率，λ2为语音业务忙时状态的业务到达率，λ3为数据业务低速状态的业务到达率，λ4为数据业务突发状态的业务到达率，πi,0为排队模型队中业务状态i没有数据传输的概率，πi,1为排队模型中业务状态i发生数据传输的概率，通过上述方程组计算出业务状态传输概率π1,1，π2,1，π3,1和π4,1。
上述的一种lte基站电磁辐射预测方法，所述步骤3)中，其特征在于，根据lte基站发射天线参数，结合步骤2)得到的业务状态概率，lte基站电磁辐射强度预测值计算如下：
上式中，s为lte基站电磁辐射强度预测值，单位为μw/cm2，πi,1为排队模型业务状态i的传输概率，i的取值为1、2、3、4，p为lte基站额定发射功率，单位为w，g为天线增益，单位为db，r为接收天线与lte基站发射天线之间的距离，单位为m。
本发明的有益效果在于：本方法考虑到lte基站数据业务量变化对电磁辐射强度的影响，建立了基于马尔科夫调制泊松过程的混合业务排队模型，结合lte基站发射天线参数来对lte基站的电磁辐射强度进行预测。该方法对基站建设和环境保护有很大的参考价值，具有一定的社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施对象为下行频段1840mhz～1860mhz的lte基站，测量设备采用便携式频谱分析仪(keysightn9918a，测量最大频率26.5ghz)和对数周期天线(hyperlog60180，测量频率范围680mhz～18ghz)，在1.8ghz频率上接收天线的天线因子af为30db/m，线缆损耗3db。
本发明的一种lte基站电磁辐射预测方法，包括以下步骤：
1)、根据lte基站业务情况，将lte网络中的业务传输状态定义为4种业务状态：语音业务闲时状态，语音业务忙时状态，数据业务低速状态和数据业务突发状态，4种业务状态分别用数字1、2、3、4分别表示，语音业务闲时状态的业务到达率记为λ1，语音业务忙时状态的业务到达率记为λ2，数据业务低速状态的业务到达率记为λ3，数据业务突发状态的业务到达率记为λ4，根据4种业务状态建立业务到达的马尔科夫调制泊松过程(mmpp)，mmpp过程的转移率生成矩阵记为q，q＝[qij]4×4，∑jqij＝0，i和j取值为1、2、3、4，qij表示业务状态i与业务状态j之间的业务转移率，mmpp过程的业务到达率对角矩阵为λ＝diag(λ1,λ2,λ3,λ4)，业务转移率和业务到达率通过电信运营商的数据获得；
2)、基于4种业务状态的mmpp过程建立lte基站混合业务排队模型mmpp/d/1，其中d表示排队模型服务时间为常数，1表示排队模型为单服务台，通过业务状态传输概率方程组计算4种业务状态的传输概率：语音业务闲时状态的传输概率π1,1，语音业务忙时状态的传输概率π2,1，数据业务低速状态的传输概率π3,1，数据业务突发状态的传输概率∏4,1；
3)、根据lte基站发射天线参数，结合步骤2)得到的业务状态传输概率∏1,1，∏2,1，∏3,1和∏4,1，计算lte基站电磁辐射强度预测值。
所述步骤1)中，其特征在于，通过电信运营商数据获得业务转移率和业务到达率，语音业务闲时状态业务到达率λ1为0.1pkt/ms，语音业务忙时状态到达率λ2为0.3pkt/ms，数据业务低速状态到达率λ3为0.2pkt/ms，数据业务突发状态到达率λ4为0.4pkt/ms，业务到达率对角矩阵λ＝diag(0.1,0.3,0.2,0.4)。得到业务转移率生成矩阵q如下：
所述步骤2)中，其特征在于，根据基于mmpp过程的混合业务排队模型mmpp/d/1，得到业务状态传输概率方程组，求解方程组得到语音业务闲时状态的传输概率π1,1为0.075，语音业务忙时状态的传输概率π2,1为0.085，数据业务低速状态的传输概率π3,1为0.083，数据业务突发状态的传输概率π4,1为0.093。
所述步骤3)中，其特征在于，根据lte基站发射天线参数，已知lte基站发射天线的额定发射功率p为20w，天线增益g为17.5db，接收天线与lte基站发射天线之间的距离r为25m，结合步骤2)得到的业务状态概率，lte基站电磁辐射强度预测值计算如下：
通过对lte基站电磁辐射进行现场测量，与本专利得到的lte基站电磁辐射强度预测值进行对比，电磁辐射实际测量值为4.656μw/cm2。本专利预测结果与实际测量值基本一致，证实本专利发明内容的有效性，本专利提出的方法能够有效地对lte基站电磁辐射强度进行预测。