[發(fā)明專利]提高無線通信網(wǎng)絡(luò)場強覆蓋范圍的方法

有效

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• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102307359A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱剛;李元軒;艾渤;逯靜輝;許榮濤;鐘章隊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04W16/26
• 分類號: H04W16/26
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 童曉琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高無線通信網(wǎng)絡(luò)場強覆蓋范圍的方法。

背景技術(shù)

在移動無線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機發(fā)射的電磁波往往由于遮擋物的遮擋造成其與接收機之間沒有直射徑，從而使接收到的信號強度有所下降，通信質(zhì)量難以控制。因此，研究提高被遮擋區(qū)域也就是陰影區(qū)、弱場區(qū)的場強的方法，有益于增大場強覆蓋強度，使得通信距離得到擴展，改善通信質(zhì)量。

對于小區(qū)邊緣或者弱場區(qū)，通常采用添加微蜂窩結(jié)構(gòu)、中繼節(jié)點或者調(diào)整發(fā)射機參數(shù)的方法進行補償。微蜂窩小區(qū)的覆蓋半徑一般在200米左右，天線的高度在15米左右，可用來消除盲區(qū)、弱場區(qū)的覆蓋問題。但是，當微蜂窩小到一定程度時，建站成本就會急劇增加，小區(qū)半徑的縮小也會帶來嚴重的干擾，而且，盲區(qū)有可能仍然存在。

隨著電磁介質(zhì)材料技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計介質(zhì)電磁參數(shù)可以人為地控制電磁波在介質(zhì)中傳播方式。其中轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)(Transformation?electromagnetic?Techniques)提供了一種介質(zhì)設(shè)計方法，最常見的應(yīng)用于設(shè)計隱身遮罩，對可見光波段電磁波傳播進行控制，達到光學隱身的目的。轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)在無線通信領(lǐng)域中的研究剛剛興起，利用轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)設(shè)計電磁遮罩，用于提升遮擋物造成的陰影區(qū)電波覆蓋強度的方法還未見到過相關(guān)研究。

綜上所述，轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)提供了一種設(shè)計介質(zhì)的方法，通過在遮擋物表面設(shè)計一個電磁遮罩，控制障礙物周圍電磁場強分布，使遮擋區(qū)域場強得到提升，并改進通信系統(tǒng)性能。關(guān)鍵的問題就是利用轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)來改善無線通信系統(tǒng)的電波覆蓋范圍。對于這方面內(nèi)容，現(xiàn)有的研究多僅局限于天線設(shè)計的情況，而對于使用電磁遮罩覆蓋小區(qū)的問題，卻少有考慮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種提高無線通信網(wǎng)絡(luò)場強覆蓋范圍的方法，利用轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)，控制造成通信盲區(qū)的障礙物周圍電磁場強分布，使障礙物周圍的場強得到提升，從而改進通信系統(tǒng)性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種提高無線通信網(wǎng)絡(luò)場強覆蓋范圍的方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：根據(jù)障礙物的外形，構(gòu)造電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和外徑函數(shù)；

步驟2：計算電磁遮罩的介電常數(shù)；

步驟3：根據(jù)電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)、外徑函數(shù)和介電常數(shù)制作電磁遮罩，覆蓋障礙物。

當電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和外徑函數(shù)的一階導數(shù)連續(xù)時，所述計算電磁遮罩的介電常數(shù)具體是：

步驟101：將電磁遮罩的笛卡爾坐標轉(zhuǎn)換為極坐標，記為第一極坐標；

步驟102：定義第一極坐標經(jīng)過電磁轉(zhuǎn)換后的極坐標，記為第二極坐標；

步驟103：根據(jù)第二極坐標、電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和電磁遮罩的外徑函數(shù)計算電磁遮罩的介電常數(shù)。

當電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)或者外徑函數(shù)的一階導數(shù)不連續(xù)時，所述計算電磁遮罩的介電常數(shù)具體是：

步驟201：將電磁遮罩的笛卡爾坐標轉(zhuǎn)換為極坐標，記為第一極坐標；

步驟202：定義第一極坐標經(jīng)過電磁轉(zhuǎn)換后的極坐標，記為第二極坐標；

步驟203：判斷電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)的一階導數(shù)是否連續(xù)，如果電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)的一階導數(shù)不連續(xù)，則執(zhí)行步驟204；否則，執(zhí)行步驟205；

步驟204：利用傅里葉最小二乘擬合的方法，將電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)擬合成一階導數(shù)連續(xù)的第一替換函數(shù)；

步驟205：判斷電磁遮罩的外徑函數(shù)的一階導數(shù)是否連續(xù)，如果電磁遮罩的外徑函數(shù)的一階導數(shù)不連續(xù)，則執(zhí)行步驟206；否則執(zhí)行步驟207；

步驟206：利用傅里葉最小二乘擬合的方法，將電磁遮罩的外徑函數(shù)擬合成一階導數(shù)連續(xù)的第二替換函數(shù)；

步驟207：根據(jù)第二極坐標、電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)/第一替換函數(shù)以及電磁遮罩的外徑函數(shù)/第二替換函數(shù)，計算電磁遮罩的介電常數(shù)。

本發(fā)明利用轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)設(shè)計電磁遮罩來改善障礙物周圍電磁場分布，有效地改善了無線場強的覆蓋范圍，消除了陰影衰落。

附圖說明

圖1是障礙物遮擋電磁波形成陰影區(qū)示意圖；

圖2是安裝電磁遮罩使電磁波通過陰影區(qū)域示意圖；

圖3是提高無線通信網(wǎng)絡(luò)場強覆蓋范圍的方法流程圖；

圖4是球形電磁遮罩內(nèi)徑和外徑示意圖；

圖5是電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和外徑函數(shù)的一階導數(shù)連續(xù)時計算電磁遮罩的介電常數(shù)的流程圖；

圖6是電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)或外徑函數(shù)的一階導數(shù)不連續(xù)時計算電磁遮罩的介電常數(shù)的流程圖；

圖7是電磁遮罩矩形內(nèi)徑/外徑示意圖；