毫米波室内无源覆盖方法技术

本发明专利技术公开了一种毫米波室内无源覆盖方法，主要解决现有技术复杂度和成本高及与环境融合度低的问题。其方案是：确定室内盲区覆盖场景的需求，选定T型区域；设置信号接收天线、端射天线口径，并对所选区域建模；设置有源基站天线并将其方向图作为T型区域的发射源，所发电磁波经过墙体多次反射进行一次盲区覆盖，获取有源基站天线下的原始功率强度P1；设置信号接收天线和端射天线进行T型区域的二次盲区覆盖，获取二次盲区覆盖后的功率强度P3，若P3满足盲区覆盖要求，则盲区覆盖完成，否则，重新确定信号接收天线和端射天线口径，直至完成盲区覆盖。本发明专利技术降低了系统复杂度和成本，提高了与环境的融合度，可用于毫米波室内的多种盲区覆盖。

Millimeter Wave Indoor Passive Coverage Method

【技术实现步骤摘要】
毫米波室内无源覆盖方法
本专利技术属于电磁通信
，具体涉及一种室内无源覆盖方法，可用于无线通信的毫米波补盲。
技术介绍
在传统通信环境下，无线系统例如蜂窝电话系统的运营商期望减少基站的信号覆盖盲区，而减少基站信号覆盖盲区可通过安装有源基站来实现。但是在毫米波室内通信中，由于毫米波衰减大且绕射能力差，为了覆盖盲区，有源基站部署数量急剧上升，从而引起成本飙升。为降低部署基站成本，可采用信号接收天线附加端射天线来覆盖盲区。信号接收天线和端射天线作为无源中继，可接收室内有源基站信号并完成转发，降低了有源基站部署数量且达到覆盖盲区的目的，是一种低成本室内覆盖方法。河南京科科技有限公司在其申请的专利“一种室内覆盖系统”(申请号201810672383.5，申请日2018.06.26，公布号CN108738033A，公布日2018.11.02)中提出了一种室内覆盖系统，该系统将馈线电缆布放于室内与室外，使得无线网络在室内形成最好覆盖，室内用户能够吸收更多话务，提升了无线网络资源利用率。但是，该系统由于采用有源的方式，使用大量电路元件导致结构复杂，效率降低、成本造价升高，环境的融合度较差。南京海得逻捷信息科技有限公司在其申请的专利“毫米波室内无源覆盖方法”(申请号201711123795.5，申请日2017.11.14，公布号CN108055668A，公布日2018.05.18)中提出了一种毫米波室内无源覆盖方法。该方法可以减少毫米波传播的路径损耗，减小损耗因子，进而增大毫米波的覆盖范围，且采用无源的方式，不使用电源，具有节能的特点。但是，该专利技术仍然存在三个问题，其一是反射器应用的场景有限；其二是反射器的增益低，要覆盖大范围的盲区，需要增加多个反射器，从而引起成本造价升高；其三是反射器与环境的融合度较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种毫米波室内无源覆盖方法，以降低系统结构的复杂度和成本，提高天线的融合度，实现对多种盲区的覆盖。为实现上述目的，本专利技术的实现步骤包括如下：1、一种毫米波室内无源覆盖方法，其特征在于，包括如下：(1)确定室内盲区覆盖场景的需求；(1a)选定T型区域为毫米波盲区覆盖场景，并在该区域设置信号接收天线(1)、端射天线(2)和有源基站天线(3)，且信号接收天线(1)和端射天线(2)均为平面结构；(1b)输入T型区域的长度、宽度，并确定信号接收天线(1)和端射天线(2)的口径；(2)利用高频结构仿真软件HFSS对信号接收天线(1)和端射天线(2)进行仿真，得到信号接收天线和端射天线方向图；(3)利用WinProp软件对所选定的T型区域进行建模：(3a)从选定的T型区域中，获取墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料；(3b)分别对所确定的墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料进行建模，得到T型区域模型；(4)通过有源基站天线(3)获取T型区域的原始功率强度P1：(4a)利用高频结构仿真软件HFSS对有源基站天线(3)进行仿真，得到有源基站天线(3)方向图；(4b)将有源基站天线(3)的方向图作为T型区域的发射源并发射电磁波，该发射的电磁波经过墙体的多次反射实现对T型区域的一次盲区覆盖，获取一次盲区覆盖后的T型区域功率强度，即为原始功率强度P1；(5)对T型区域进行二次盲区覆盖：(5a)在T型场景下设置信号接收天线(1)和端射天线(2)；(5b)信号接收天线(1)接收有源基站天线(3)发出的电磁波，并将电磁波的能量馈入端射天线(2)，端射天线(2)再将该电磁波辐射至T型区域；(6)计算二次盲区覆盖后T型区域的功率强度P3：(6a)计算信号接收天线(1)所接收到有源基站天线(3)发出电磁波的强度P2；(6b)利用信号接收天线(1)接收到的电磁波强度P2和端射天线(2)的方向图，得到二次盲区覆盖后T型区域功率强度P3；(7)将二次盲区覆盖后T型区域功率强度P3与原始功率强度P1进行比较：如果P3＞P1，且P3≥-90dBm，则T型区域盲区覆盖完成；否则，返回(1)重新确定信号接收天线(1)和端射天线(2)的口径，直至P3＞P1，且P3≥-90dBm。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：第一、本专利技术通过设置信号接收天线和端射天线进行二次盲区覆盖，可适用于不同长度的T型区域，能够确定不同的信号接收天线和端射天线口径，实现对不同长度T型区域的有效覆盖，克服了增加多个中继天线成本高的问题。第二、本专利技术通过信号接收天线接收有源基站天线发出的电磁波，并将能量馈入端射天线，即信号接收天线和端射天线都采用无源的方式，无复杂的馈电网络和有源器件，因此移动性强、效率高。第三、本专利技术的信号接收天线和端射天线采用平面结构，能够固定在屋顶吊灯或其他装饰物上，克服了天线融合度较差的技术问题，使得信号接收天线和端射天线可完美融入室内环境。附图说明图1为本专利技术的实现流程图；图2为本专利技术中信号接收天线示意图；图3为本专利技术中端射天线示意图；图4为本专利技术中的T型区域示意图；图5为本专利技术中信号接收天线的方向图；图6为本专利技术中端射天线的方向图；图7为本专利技术中有源基站天线的T型场景原始功率强度分布图；图8为本专利技术中设置信号接收天线和端射天线时T型场景功率强度分布图；图9为图7与图8的对比结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例和效果作进一步详细描述参照图1，本实施例的实现步骤如下：步骤1、确定室内盲区覆盖场景的需求。1.1)选择室内盲区覆盖场景：室内盲区覆盖场景可选为不同形状，例如矩形区域、L型区域、十字形区域及T型区域，本实施例选定但不限于T型区域为毫米波盲区覆盖场景，该T型区域的横向长度为40m，纵向长度为5m，宽度为2.1m，高度为3m；1.2)在T型区域设置天线：所设置天线包括信号接收天线1、端射天线2和有源基站天线3，为了便于安装，选择信号接收天线1和端射天线2均为平面结构，并根据T型区域的尺寸设定信号接收天线1的口径为长108mm、宽8mm，端射天线2的口径为长8mm，宽8mm，如图4所示。步骤2、获得信号接收天线和端射天线的方向图。信号接收天线1可选SIW缝隙阵列天线或微带阵列天线，本实施例选定但不限于SIW缝隙阵列天线，如图2所示，其上表面为16个纵向排布的缝隙，下表面为金属贴片，中间层为介质；端射天线2可选择为八木天线或方形贴片超表面天线，本实施例选定但不限于方形贴片超表面天线，如图3所示，其上表面和下表面均为3*3个方形贴片，中间层为介质；利用高频结构仿真软件HFSS分别对SIW缝隙阵列天线信号和方形贴片超表面天线进行仿真，得到接收天线1和端射天线2的方向图，如图5和图6所示。步骤3、利用WinProp软件对所选定的T型区域进行建模。在WinProp软件中，设置墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料，其中墙体、天花板和地板的厚度为20cm，材料为砖块，门的高度为2m，宽度为60cm，厚度为20cm，材料为木头，窗的高度为1.5m，宽度为1m，材料为玻璃，厚度为2cm，得到T型区域模型；步骤4、通过有源基站天线获取T型区域原始功率强度P1。4.1)利用高频结构仿真软件HFSS对有源基站天线3进行仿真，得到有源基站天线3方向图；4.2)将有源基站天线3的方向图作为T型区域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波室内无源覆盖方法，其特征在于，包括如下：(1)确定室内盲区覆盖场景的需求；(1a)选定T型区域为毫米波盲区覆盖场景，并在该区域设置信号接收天线(1)、端射天线(2)和有源基站天线(3)，且信号接收天线(1)和端射天线(2)均为平面结构；(1b)输入T型区域的长度、宽度，并确定信号接收天线(1)和端射天线(2)的口径；(2)利用高频结构仿真软件HFSS对信号接收天线(1)和端射天线(2)进行仿真，得到信号接收天线和端射天线方向图；(3)利用WinProp软件对所选定的T型区域进行建模：(3a)从选定的T型区域中，获取墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料；(3b)分别对所确定的墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料进行建模，得到T型区域模型；(4)通过有源基站天线(3)获取T型区域的原始功率强度P1：(4a)利用高频结构仿真软件HFSS对有源基站天线(3)进行仿真，得到有源基站天线(3)方向图；(4b)将有源基站天线(3)的方向图作为T型区域的发射源并发射电磁波，该发射的电磁波经过墙体的多次反射实现对T型区域的一次盲区覆盖，获取一次盲区覆盖后的T型区域功率强度，即为原始功率强度P1；(5)对T型区域进行二次盲区覆盖：(5a)在T型场景下设置信号接收天线(1)和端射天线(2)；(5b)信号接收天线(1)接收有源基站天线(3)发出的电磁波，并将电磁波的能量馈入端射天线(2)，端射天线(2)再将该电磁波辐射至T型区域；(6)计算二次盲区覆盖后T型区域的功率强度P3：(6a)计算信号接收天线(1)所接收到有源基站天线(3)发出电磁波的强度P2；(6b)利用信号接收天线(1)接收到的电磁波强度P2和端射天线(2)的方向图，得到二次盲区覆盖后T型区域功率强度P3；(7)将二次盲区覆盖后T型区域功率强度P3与原始功率强度P1进行比较：如果P3＞P1，且P3≥‑90dBm，则T型区域盲区覆盖完成；否则，返回(1)重新确定信号接收天线(1)和端射天线(2)的口径，直至P3＞P1，且P3≥‑90dBm。...

【技术特征摘要】
1.一种毫米波室内无源覆盖方法，其特征在于，包括如下：(1)确定室内盲区覆盖场景的需求；(1a)选定T型区域为毫米波盲区覆盖场景，并在该区域设置信号接收天线(1)、端射天线(2)和有源基站天线(3)，且信号接收天线(1)和端射天线(2)均为平面结构；(1b)输入T型区域的长度、宽度，并确定信号接收天线(1)和端射天线(2)的口径；(2)利用高频结构仿真软件HFSS对信号接收天线(1)和端射天线(2)进行仿真，得到信号接收天线和端射天线方向图；(3)利用WinProp软件对所选定的T型区域进行建模：(3a)从选定的T型区域中，获取墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料；(3b)分别对所确定的墙体、门、窗、天花板和地板的结构尺寸及材料进行建模，得到T型区域模型；(4)通过有源基站天线(3)获取T型区域的原始功率强度P1：(4a)利用高频结构仿真软件HFSS对有源基站天线(3)进行仿真，得到有源基站天线(3)方向图；(4b)将有源基站天线(3)的方向图作为T型区域的发射源并发射电磁波，该发射的电磁波经过墙体的多次反射实现对T型区域的一次盲区覆盖，获取一次盲区覆盖后的T型区域功率强度，即为原始功率强度P1；(5)对T型区域进行二次盲区覆盖：(5a)在T型场景下设置信号接收天线(1)和端射天线(2)；(5b)信号接收天线(1)接收有源基站天线(3)发出的电磁波，并将电磁波的能量馈入端射天线(2)，端射天线(2)再将该电磁波辐射至T型区域；(6)计算二次盲区覆盖后T型区域的功率强度P3：(6a)计算信号接收天线(1)所接收到有源基站天线(3)发出电磁波的强度P2；(6b)利用信号接收天线(1)接收到的电磁波强度P2和端射天线(2)的方向图，得到二次盲区覆盖后T型区域功率强度P3；(7)将二次盲区覆盖后T型区域功率强度P3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，赵玉颖，路泽卿，易浩，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61