一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法技术

本发明专利技术公开了一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，其步骤如下：该方法通过待测区域内面积S，计算宏基站数目均值μ，建立宏基站数目为x的概率密度分布f(x)，得出区间估计下宏基站数目N的取值，根据均匀分布算法在MATLAB中得到宏基站的分布坐标，通过对偶生成法在MATLAB中以宏基站坐标为母点作Voronoi图，根据Voronoi图边的交点(节点)得到弱覆盖点数k及相应坐标(M

A prediction method of electromagnetic radiation of heterogeneous cellular network base station in rural area

【技术实现步骤摘要】
一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法
本专利技术涉及一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法。
技术介绍
随着移动通信技术给人们带来无限的沟通便利，农村区域基站建设也呈爆炸式增长，基站带来的电磁辐射引起了越来越多人的恐慌，但目前已公开的文献和专利中，通常只考虑了单个或者单层基站所带来的影响，没有考虑在异构蜂窝网络下多层基站对农村区域内暴露的辐射值，还没有一种方法考虑根据农村区域内异构蜂窝网络基站簇分布，对农村区域内每一层各个基站总的电磁辐射暴露水平进行有效预估。针对现有技术的不足，本专利技术提出一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法。该方法通过待测区域内面积S，计算宏基站数目均值μ，建立宏基站数目为x的概率密度分布f(x)，得出区间估计下宏基站数目N的取值，根据均匀分布算法在MATLAB中得到宏基站的分布坐标，通过对偶生成法在MATLAB中以宏基站坐标为母点作Voronoi图，根据Voronoi图边的交点(节点)得到弱覆盖点数k及相应坐标(Mj,Nj)，通过弱覆盖点个数k求得区域内微基站数目的概率分布P(m)，并进一步求得满足条件下微基站数目的具体取值，再根据圆内均匀分布算法在MATLAB中得到微基站的分布坐标，最终预测得到农村区域内宏基站、微基站电磁辐射总值。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，包括以下步骤：1、一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立农村区域宏基站分布模型，根据待测区域内面积S，计算宏基站数目均值μ，建立宏基站数目为x的概率密度分布f(x)，得出区间估计下宏基站数目N的取值；2)根据步骤1)得到的宏基站数目N，由均匀分布算法在MATLAB中得到区域内宏基站位置坐标分布(xi,yi)，i为宏基站的标号，i＝1，2，…，N；3)根据步骤2)得到的宏基站位置坐标分布(xi,yi)，利用对偶生成法在MATLAB中以宏基站坐标为母点作Voronoi图，通过Voronoi图边的交点(节点)可确定信号弱覆盖点(盲点)，根据Voronoi图得到弱覆盖点数k及相应坐标(Mj,Nj)；4)根据步骤3)得到的弱覆盖点数k，建立农村区域微基站分布模型，计算微基站分布模型中微基站数目均值λ，建立微基站数目m的累计概率密度分布F(m)，得出95％概率情况下m的取值，该值用M表示；5)根据步骤4)得到的微基站数目M，由圆内均匀分布算法在MATLAB中得到区域内微基站位置坐标分布(xj,yj)，j为基站的标号，j＝1，2，…，M；6)根据步骤2)、步骤5)得到的宏基站位置坐标分布(xi,yi)、微基站位置坐标分布(xj,yj)结合功率密度表达式，预测宏基站电磁辐射强度Si以及微基站电磁辐射强度Sj。2、如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤1)中，农村区域宏基站分布模型为：其中x为宏基站数量，是随机数，f(x)是宏基站数量为x时的概率，exp为以自然常数e为底的指数函数，μ为宏基站平均数目，单位为个，σ为统计宏基站数据方差，取值为0.76；其中宏基站数目均值μ与区域面积S的表达式如下：μ＝0.3972·S其中S为待测区域面积，单位为km2；宏基站数目在(μ-1.96σ,μ+1.96σ)区间的概率为95.4％，选择区间内最大整数作为宏基站数目N，表达式如下：N＝[μ+1.96σ]其中[μ+1.96σ]的值为不超过μ+1.96σ的最大整数。3、如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤2)中，结合步骤1)得到的宏基站数目N，根据均匀分布算法在MATLAB中得到各个宏基站在区域内的坐标表达式为：xi＝L·(μ1)iyi＝L·(μ2)i其中i为第i个宏基站的标号，取值为1，2，…，N；xi为第i个宏基站的横坐标，yi为第i个宏基站的的纵坐标，L为预测正方形区域的边长，(μ1)i为第i个宏基站横坐标上的连续均匀分布随机数，(μ2)i为第i个宏基站纵坐标上的连续均匀分布随机数。4、如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤3)中，结合步骤2)得到的宏基站坐标(xi,yi)，根据对偶生成法在MATLAB中以宏基站坐标为母点作Voronoi图，通过Voronoi图边的交点(节点)得到弱覆盖点数k及相应坐标(Mj,Nj)。5、如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤4)中，结合步骤3)得到的弱覆盖点数k，建立农村区域内微基站分布模型为：其中P(m)是当微基站数目为m时的概率，λ为微基站数目均值，λ表达式如下：λ＝k其中k为弱覆盖点数目，单位为个；微基站数目m的累计概率密度分布F(m)表示为：其中F(m)为微基站数目取m时的累计概率密度，l为微基站数目，单位为个，取值为0，1，2，…，M，λ为微基站数目均值，单位为个，将λ代入F(m)表达式，获得微基站累积概率密度，根据F(n)＝95％概率情况下：时，得出M。6、如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤5)中，结合步骤4)中得到的微基站数目M，根据圆内均匀分布算法在MATLAB中得到各个微基站在区域内的坐标表达式为：xj＝Mj+Rj·cosθjyj＝Nj+Rj·sinθj其中j为第j个宏基站的标号，取值为1，2，…，M；xj为第j个微基站的横坐标，yj为第j个微基站的纵坐标，Mj为第j个弱覆盖点的横坐标，Nj为第j个弱覆盖点的纵坐标，Rj为半径r的连续均匀分布随机数，表达式为：其中r为微基站覆盖范围，取值50，单位为m，(μ1)j为第j个微基站覆盖范围上的连续均匀分布随机数；θj为第j个微基站角度的连续均匀分布随机数，表达式为：θj＝2·π·(μ2)j其中(μ2)j为第j个微基站的连续均匀分布随机数。7、如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤6)中，结合步骤2)、步骤5)中得到的宏基站坐标(xi,yi)、微基站坐标(xj,yj)，根据平面内欧氏距离公式：其中xc，yc分别为预测点横坐标、纵坐标，Ri为预测点与第i个宏基站的距离，单位为m，Rj为预测点与第j个宏基站的距离，单位为m；宏基站电磁辐射强度Si以及微基站电磁辐射强度Sj为：其中Si为宏基站电磁辐射强度，单位为uw/cm2，Sj为微基站电磁辐射强度，单位为uw/cm2，i为宏基站标号，取值为1，2，…，N，j为微基站标号，取值为1，2，…，M，Pi为宏基站的发射功率，单位为W，Pj为微基站的发射功率，单位为W，Gi为宏基站的天线增益，单位为dB，Gj为微基站的天线增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)建立农村区域宏基站分布模型，根据待测区域内面积S，计算宏基站数目均值μ，建立宏基站数目为x的概率密度分布f(x)，得出区间估计下宏基站数目N的取值；/n2)根据步骤1)得到的宏基站数目N，由均匀分布算法在MATLAB中得到区域内宏基站位置坐标分布(x

【技术特征摘要】
1.一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)建立农村区域宏基站分布模型，根据待测区域内面积S，计算宏基站数目均值μ，建立宏基站数目为x的概率密度分布f(x)，得出区间估计下宏基站数目N的取值；
2)根据步骤1)得到的宏基站数目N，由均匀分布算法在MATLAB中得到区域内宏基站位置坐标分布(xi，yi)，i为宏基站的标号，i＝1，2，...，N；
3)根据步骤2)得到的宏基站位置坐标分布(xi，yi)，利用对偶生成法在MATLAB中以宏基站坐标为母点作Voronoi图，通过Voronoi图边的交点(节点)可确定信号弱覆盖点(盲点)，根据Voronoi图得到弱覆盖点数k及相应坐标(Mj，Nj)；
4)根据步骤3)得到的弱覆盖点数k，建立农村区域微基站分布模型，计算微基站分布模型中微基站数目均值λ，建立微基站数目m的累计概率密度分布F(m)，得出95％概率情况下m的取值，该值用M表示；
5)根据步骤4)得到的微基站数目M，由圆内均匀分布算法在MATLAB中得到区域内微基站位置坐标分布(xj，yj)，j为基站的标号，j＝1，2，...，M；
6)根据步骤2)、步骤5)得到的宏基站位置坐标分布(xi，yi)、微基站位置坐标分布(xj，yj)结合功率密度表达式，预测宏基站电磁辐射强度Si以及微基站电磁辐射强度Sj。


2.如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤1)中，农村区域宏基站分布模型为：



其中x为宏基站数量，是随机数，f(x)是宏基站数量为x时的概率，exp为以自然常数e为底的指数函数，μ为宏基站平均数目，单位为个，σ为统计宏基站数据方差，取值为0.76；
其中宏基站数目均值μ与区域面积S的表达式如下：
μ＝0.3972·S
其中S为待测区域面积，单位为km2；
宏基站数目在(μ-1.96σ，μ+1.96σ)区间的概率为95.4％，选择区间内最大整数作为宏基站数目N，表达式如下：
N＝[μ+1.96σ]
其中[μ+1.96σ]的值为不超过μ+1.96σ的最大整数。


3.如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述步骤2)中，结合步骤1)得到的宏基站数目N，根据均匀分布算法在MATLAB中得到各个宏基站在区域内的坐标表达式为：
xi＝L·(μ1)i
yi＝L·(μ2)i
其中i为第i个宏基站的标号，取值为1，2，...，N；xi为第i个宏基站的横坐标，yi为第i个宏基站的的纵坐标，L为预测正方形区域的边长，(μ1)i为第i个宏基站横坐标上的连续均匀分布随机数，(μ2)i为第i个宏基站纵坐标上的连续均匀分布随机数。


4.如权利要求1所述的一种农村区域异构蜂窝网络基站电磁辐射预测方法，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨万春，尹斐，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43