專利名稱：提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍的方法。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)發(fā)射的電磁波往往由于遮擋物的遮擋造成其與接收機(jī)之間沒(méi)有直射徑，從而使接收到的信號(hào)強(qiáng)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(chǎng)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)的方法，有益于增大場(chǎng)強(qiáng)覆蓋強(qiáng)度，使得通信距離得到擴(kuò)展，改善通信質(zhì)量。對(duì)于小區(qū)邊緣或者弱場(chǎng)區(qū)，通常采用添加微蜂窩結(jié)構(gòu)、中繼節(jié)點(diǎn)或者調(diào)整發(fā)射機(jī)參數(shù)的方法進(jìn)行補(bǔ)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(lái)消除盲區(qū)、弱場(chǎng)區(qū)的覆蓋問(wèn)題。但是，當(dāng)微蜂窩小到一定程度時(shí)，建站成本就會(huì)急劇增加，小區(qū)半徑的縮小也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)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(jì)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(jì)方法，最常見(jiàn)的應(yīng)用于設(shè)計(jì)隱身遮罩，對(duì)可見(jiàn)光波段電磁波傳播進(jìn)行控制，達(dá)到光學(xué)隱身的目的。轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)在無(wú)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(jì)電磁遮罩，用于提升遮擋物造成的陰影區(qū)電波覆蓋強(qiáng)度的方法還未見(jiàn)到過(guò)相關(guān)研允。綜上所述，轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)提供了一種設(shè)計(jì)介質(zhì)的方法，通過(guò)在遮擋物表面設(shè)計(jì)一個(gè)電磁遮罩，控制障礙物周圍電磁場(chǎng)強(qiáng)分布，使遮擋區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)得到提升，并改進(jìn)通信系統(tǒng)性能。關(guān)鍵的問(wèn)題就是利用轉(zhuǎn)換電磁技術(shù)來(lái)改善無(wú)線通信系統(tǒng)的電波覆蓋范圍。對(duì)于這方面內(nèi)容，現(xiàn)有的研究多僅局限于天線設(shè)計(jì)的情況，而對(duì)于使用電磁遮罩覆蓋小區(qū)的問(wèn)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(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)分布，使障礙物周圍的場(chǎng)強(qiáng)得到提升， 從而改進(jìn)通信系統(tǒng)性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)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(jì)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(dāng)電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和外徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)時(shí)，所述計(jì)算電磁遮罩的介電
3常數(shù)具體是步驟101 將電磁遮罩的笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，記為第一極坐標(biāo)；步驟102 定義第一極坐標(biāo)經(jīng)過(guò)電磁轉(zhuǎn)換后的極坐標(biāo)，記為第二極坐標(biāo)；步驟103 根據(jù)第二極坐標(biāo)、電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和電磁遮罩的外徑函數(shù)計(jì)算電磁遮罩的介電常數(shù)。當(dāng)電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)或者外徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)時(shí)，所述計(jì)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(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，記為第一極坐標(biāo)；步驟202 定義第一極坐標(biāo)經(jīng)過(guò)電磁轉(zhuǎn)換后的極坐標(biāo)，記為第二極坐標(biāo)；步驟203 判斷電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)，如果電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)的一階導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)數(shù)是否連續(xù)，如果電磁遮罩的外徑函數(shù)的一階導(dǎo)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(dǎo)數(shù)連續(xù)的第二替換函數(shù)；步驟207 根據(jù)第二極坐標(biāo)、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(jì)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(jì)電磁遮罩來(lái)改善障礙物周圍電磁場(chǎng)分布，有效地改善了無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)的覆蓋范圍，消除了陰影衰落。


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(guò)陰影區(qū)域示意圖；圖3是提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)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(dǎo)數(shù)連續(xù)時(shí)計(jì)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(dǎo)數(shù)不連續(xù)時(shí)計(jì)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；圖8是沿電磁遮罩矩形內(nèi)徑/外徑邊緣取出若干特征點(diǎn)擬合示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。電磁波傳播過(guò)程中，由于障礙物遮擋，會(huì)形成陰影區(qū)，如圖1所示。無(wú)線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由基站等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)射電磁波信號(hào)，對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行覆蓋。通信環(huán)境中，通常存在遮
權(quán)利要求
1.一種提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)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(jì)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍的方法，其特征是當(dāng)電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和外徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)時(shí)，所述計(jì)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(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，記為第一極坐標(biāo)； 步驟102 定義第一極坐標(biāo)經(jīng)過(guò)電磁轉(zhuǎn)換后的極坐標(biāo)，記為第二極坐標(biāo)； 步驟103 根據(jù)第二極坐標(biāo)、電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)和電磁遮罩的外徑函數(shù)計(jì)算電磁遮罩的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍的方法，其特征是當(dāng)電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)或者外徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)時(shí)，所述計(jì)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(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，記為第一極坐標(biāo)； 步驟202 定義第一極坐標(biāo)經(jīng)過(guò)電磁轉(zhuǎn)換后的極坐標(biāo)，記為第二極坐標(biāo)； 步驟203 判斷電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)，如果電磁遮罩的內(nèi)徑函數(shù)的一階導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)數(shù)是否連續(xù)，如果電磁遮罩的外徑函數(shù)的一階導(dǎo)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(dǎo)數(shù)連續(xù)的第二替換函數(shù)；步驟207 根據(jù)第二極坐標(biāo)、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(jì)算電磁遮罩的介電常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域中的一種提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍的方法。包括根據(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)；當(dāng)內(nèi)徑/外徑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)時(shí)，利用傅里葉最小二乘擬合的方法，將內(nèi)徑/外徑函數(shù)擬合成一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的第一/第二替換函數(shù)，利用內(nèi)徑函數(shù)/第一替換函數(shù)和外徑函數(shù)/第二替換函數(shù)計(jì)算電磁遮罩的介電常數(shù)；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。本發(fā)明有效地改善了無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)的覆蓋范圍，消除了陰影衰落。
文檔編號(hào)H04W16/26GK102307359SQ20111024182
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者朱剛, 李元軒, 艾渤, 許榮濤, 逯靜輝, 鐘章隊(duì) 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)