專利名稱：一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及運行于PC平臺上的一種實現(xiàn)室 內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法。
背景技術(shù)：
室內(nèi)無線通信綜合覆蓋系統(tǒng)是城市信息化的重要組成部分，是關(guān)系到成千上萬人 群通信便利與工作效率的基礎(chǔ)設(shè)施。但是，室內(nèi)無線通信綜合覆蓋系統(tǒng)的實施在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn) 上尚有不少問題需要解決。中國現(xiàn)在有近6億的無線網(wǎng)絡(luò)通信用戶，這些用戶所到之處無 論是公共建筑、住宅建筑、市政建筑、工業(yè)建筑等室內(nèi)，還是在道路、曠野的戶外，都需要具 備通話條件。因此，必須從通信系統(tǒng)無縫覆蓋的角度對此進(jìn)行探討。盡管我們之前在室外信號覆蓋和室內(nèi)信號覆蓋都做足了文章，但是還是有一部分 介于室外和室內(nèi)的夾縫區(qū)域，需要室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)室外天線去解決。而在無線網(wǎng)絡(luò)通信 技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計中，室內(nèi)分布綜合覆蓋的室外天線放置的方式雖簡單但重要，是無線網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，是影響無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀況的關(guān)鍵點，覆蓋效果是 考察一個無線網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)無縫覆蓋是否優(yōu)良的一個重要指標(biāo)。設(shè)計人員的在室內(nèi)綜合覆蓋方案設(shè)計過程中需要對室外天線安裝的方位角、下傾 角和安裝位置等憑個人經(jīng)驗進(jìn)行評估計算，這個步驟基本是由手工計算評估，計算量大，而 且沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得無線網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)后續(xù)的施工、驗收等帶來了極大的困 難。而室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置技術(shù)能夠自動計算室外天線的放置方式(如下傾角， 方位角，覆蓋區(qū)域信號強度等)解決上述問題。通過本方法可以使室外天線的安裝無論是角度，還是方位角都能夠滿足無線網(wǎng)絡(luò) 通信的要求，從而本發(fā)明填補了現(xiàn)有技術(shù)不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有室外天線安裝技術(shù)的不足，提出了一種在室外天線安 裝合理性和經(jīng)濟(jì)性之間找到最佳平衡點，而保證通信信號無縫覆蓋需要覆蓋的區(qū)域、不需 要進(jìn)行實際路測數(shù)據(jù)的一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法。一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法，其主要步驟包括1)工程環(huán)境勘測查看和測試現(xiàn)場建筑電磁環(huán)境、建筑物裝修材質(zhì)、天線安裝視 角和可安裝天線的位置；2)模型圖紙建立將無線網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋區(qū)域環(huán)境建立二維或三維模型圖紙；3)繪制衰減因子對覆蓋區(qū)域中影響信號傳播的物體衰減因子進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并 在圖紙中繪制衰減因子；4)模型基本參數(shù)設(shè)置在模型圖紙中建立覆蓋網(wǎng)絡(luò)類型、站點建筑屬性、天線選 型、天線屬性、天線安裝位置和高度、覆蓋區(qū)域范圍(建筑高度、寬度)、天線安裝位置與天 線覆蓋目標(biāo)的中點之間直線距離；
5)天線安裝角度計算根據(jù)設(shè)計人員給定參數(shù)，自動計算天線的下傾角，根據(jù)下 傾角調(diào)整天線的安裝位置和數(shù)量、天線的安裝方式。6)結(jié)果驗證對步驟5)中安裝的室外天線用場強覆蓋仿真來查看覆蓋區(qū)域的覆 蓋效果，場強計算所用的公式為馬恩納馬特納公式Pr = Pt+Ga-Lj-[32. 45+20Lg (H) *20Lg ( D)]-Ld ；7)循環(huán)步驟5)、6)直到最終滿足設(shè)計人員給定的參數(shù)要求或在設(shè)計人員給定的 參數(shù)要求中滿足覆蓋效果，即站點室外天線覆蓋區(qū)域內(nèi)存在場強大于_85dbm的區(qū)域達(dá)到 95%或更高；8)結(jié)果輸出設(shè)計圖紙結(jié)果輸出同時給出場強預(yù)測圖。所述步驟1)、2)工程環(huán)境勘測和模型圖紙建立，通過分析工程電磁設(shè)計環(huán)境和建 筑圖紙，在室內(nèi)分布覆蓋工程綜合覆蓋設(shè)計中，設(shè)計工程師設(shè)計室外天線安裝位置，建立一 個工程覆蓋模型；所述步驟3)繪制衰減因子，利用各種物體對無線網(wǎng)絡(luò)信號的影響建立無線通信 網(wǎng)絡(luò)影響介質(zhì)因子數(shù)據(jù)，主要是建筑物中各個物體的衰減，這些數(shù)據(jù)都是儀器在建筑物實 地環(huán)境下得到，同時在覆蓋區(qū)域模型圖紙中繪制并保存相關(guān)數(shù)據(jù)；所述步驟4)模型基本參數(shù)設(shè)置，根據(jù)這些基本參數(shù)判斷天線的型號選擇、天線具 體安裝位置和覆蓋區(qū)域，將這些信息添加到模型中去。本步驟就是將步驟2)中建立的模型 具體化，詳細(xì)化。所述步驟5)天線安裝角度計算，根據(jù)模型參數(shù)，系統(tǒng)自動計算天線的下傾角，根 據(jù)下傾角調(diào)整天線的安裝位置和數(shù)量、天線的安裝方式。具體方法為把模型中需要覆蓋區(qū) 域用Fl表示，縮小一定比例得到一個新區(qū)域用F2表示，根據(jù)室外天線安裝位置把F2均分 成11(附彡11彡擬，11、附、擬都為正整數(shù))個小區(qū)域，每個小區(qū)域安裝一面室外天線。在完 成步驟5)、6)結(jié)果驗證后如果場強覆蓋不理想，可以找出覆蓋弱的區(qū)域部分，把該區(qū)域中 的天線中心點方向朝信號弱的無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域移動一定角度，如一個天線位置極坐標(biāo)為極 點(0，0)，覆蓋區(qū)域中心點極坐標(biāo)為(P，π)，在(P，π/6)方向上信號覆蓋弱，那么把覆蓋區(qū) 域中心點極坐標(biāo)為(P，^O向(P，π/6)方向上無線網(wǎng)絡(luò)一定距離變?yōu)?P，π 7/8)，即重新 把天線位置的坐標(biāo)指定為(0，0)，把覆蓋區(qū)域中心點極坐標(biāo)重新為(P，π )，或者把原來平 分好的η (η彡Ni)個區(qū)域，再加個區(qū)域重新平均分配η+1(η+1彡Ν2)個區(qū)域，在這些新的區(qū) 域的極點位置重新放入天線，重復(fù)數(shù)次直到得到滿意的設(shè)計效果；所述步驟6)結(jié)果驗證，根據(jù)設(shè)計前場強仿真來預(yù)測步驟5)中天線部分的場強覆 蓋效果，場強計算所用的馬恩納馬特納公式Pr = Pt+Ga-Lj-[32. 45+20Lg (H) *20Lg (D) ]-L d，其中Pr表示該點的場強，Pt表示天線輸出口電平，Ga表示天線增益，Lj表示介質(zhì)衰減， 32. 45+20Lg(H)*20Lg(D)是自由空間損耗，Ld表示自由因子衰減。本發(fā)明帶來的有益效果是在無線網(wǎng)絡(luò)通信室內(nèi)覆蓋工程設(shè)計中，設(shè)計人員能夠 在圖紙設(shè)計時能夠簡單、方便、準(zhǔn)確、高效的完成室外天線的放置設(shè)計，提高了項目施工、驗 收中室外天線安裝的效率和準(zhǔn)確度。


圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖2為天線高于覆蓋目標(biāo)模型示意圖；圖3為天線低于覆蓋目標(biāo)模型示意圖；圖4為天線水平覆蓋模型示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明本發(fā)明的方法流程示意圖如圖1所示，主要步驟包括1)工程環(huán)境勘測；2)模型圖紙建立建立二維和三維模型圖紙；3)繪制衰減因子對覆蓋區(qū)域中影響信號傳播的物體介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并在圖 紙中繪制；對實際覆蓋區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)信號的影響建立無線網(wǎng)絡(luò)影響介質(zhì)因子數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采 用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，這些數(shù)據(jù)全部采用相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)體、類來儲存，處理好后的數(shù)據(jù)。 這些數(shù)據(jù)都是儀器在實測環(huán)境下得到，同時在覆蓋區(qū)域圖紙中繪制；4)模型基本參數(shù)設(shè)置在模型圖紙中建立網(wǎng)絡(luò)類型，站點建筑屬性，天線屬性，天 線安裝位置和高度、覆蓋區(qū)域范圍(建筑高度、寬度)、天線安裝位置與天線覆蓋目標(biāo)的中 點之間直線距離；5)天線安裝角度計算根據(jù)設(shè)計人員給定參數(shù)，自動計算天線的下傾角，根據(jù)下 傾角調(diào)整天線的安裝位置和數(shù)量、天線的安裝方式。具體操作如下a)把需要覆蓋區(qū)域用Fl表示縮小一定比例到圖紙中得到一個新區(qū)域用F2表示；b)把？2均分成11(附彡11彡擬，11、附、擬為正整數(shù))個小區(qū)域；c)在η個小區(qū)域中分別找出最佳覆蓋的天線安裝位置和覆蓋區(qū)域中心點方向；d)在完成步驟C)結(jié)果驗證后如果場強覆蓋不理想，可以找出覆蓋弱的區(qū)域部分， 把該區(qū)域中的天線中心點方向朝信號弱的無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域移動一定角度，如一個天線位置 極坐標(biāo)為極點(0，0)，覆蓋區(qū)域中心點極坐標(biāo)為(P，π)，在(P，π/6)方向上信號覆蓋弱， 那么把覆蓋區(qū)域中心點極坐標(biāo)為(P，^O向(P，π/6)方向上無線網(wǎng)絡(luò)一定距離變?yōu)?P， η 7/8)，即重新把天線位置的坐標(biāo)指定為(0，0)，把覆蓋區(qū)域中心點極坐標(biāo)重新為(P，π), 或者把原來平分好的η (η > Ni)個區(qū)域，再加個區(qū)域重新平均分配n+1 (n+1 ^ Ν2)個區(qū)域， 在這些新的區(qū)域的極點位置重新放入天線，確定覆蓋區(qū)域中心點方向。e)循環(huán)步驟d)直到滿足覆蓋效果。即站點室外天線覆蓋區(qū)域內(nèi)存在場強大 于-90dbm的區(qū)域達(dá)到95%或更高；6)結(jié)果驗證對步驟5)中安裝的室外天線的天線用場強覆蓋仿真來查看覆蓋區(qū) 域的覆蓋效果，場強計算所用的公式為馬恩納馬特納公式Pr = Pt+Ga-Lj-[32. 45+20Lg(H) *20Lg(D)]-Ld ；根據(jù)上述公式對覆蓋區(qū)場強預(yù)測7)循環(huán)步驟5、6直到最終滿足設(shè)計人員給定的參數(shù)要求或在設(shè)計人員給定的參 數(shù)要求中滿足覆蓋效果，即站點室外天線覆蓋區(qū)域內(nèi)存在場強大于_85dbm的區(qū)域達(dá)到 95%或更高；8)結(jié)果輸出設(shè)計圖紙結(jié)果輸出同時給出場強預(yù)測圖。用戶可以保存圖紙場強預(yù) 測圖以作為以后施工、維護(hù)、改造依據(jù)。 在步驟5)中，室外天線預(yù)期覆蓋效果分析如下
站點室外天線，水平面波瓣寬度α，垂直面波瓣寬度β。天線方向角決定于天線 安裝位置與覆蓋目標(biāo)方位關(guān)系和具體覆蓋結(jié)構(gòu)；天線下傾角決定于天線安裝位置與覆蓋 水平距離與現(xiàn)對高對差及外泄考慮因素，一般應(yīng)該考慮天線垂直上波瓣覆蓋區(qū)域低于覆蓋 目標(biāo)最高以減小外泄、影響外網(wǎng)。幾何關(guān)系如下(1)天線高于覆蓋目標(biāo)如圖2，天線水平面波瓣寬度α，垂直面寬度β，下傾角θ。天線安裝位置與 覆蓋目標(biāo)1樓地角線連線和垂直方向夾角K = arctan(Ll/Hl)下傾角θ = Κ1+β/2 = arctan[(Hl-H2)/Ll] + 0/2，覆蓋邊緣距 1 樓地腳線距離 L2 = L1-L3 = Ll_Hl*tanK2 = Ll-Hl*tan (90- θ - β /2)。(2)天線低于覆蓋目標(biāo)如圖3，天線水平面波瓣寬度α，垂直面寬度β，下傾角θ。天線安裝位置與 覆蓋目標(biāo)1樓地角線連線和垂直方向夾角K = arctan(Ll/Hl)，下傾角θ = β /2-Κ1 = 3/2-arctan[(H2-Hl)/Ll]，覆蓋邊緣距 1 樓地腳線距離 L2 = L1-L3 = Ll_Hl*tanK2 = Ll-Hl*tan (90- θ - β /2)。(3)天線水平覆蓋范圍計算如圖4，覆蓋目標(biāo)距離為Li，天線水平面波瓣寬度α，覆蓋范圍D =
2 氺 tan (α /2)氺U ο
權(quán)利要求
一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法，其特征在于主要包括以下步驟1)工程環(huán)境勘測查看和測試現(xiàn)場建筑電磁環(huán)境、建筑物裝修材質(zhì)、天線安裝視角和可安裝天線的位置；2)模型圖紙建立將無線網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋區(qū)域環(huán)境建立二維或三維模型圖紙；3)繪制衰減因子對覆蓋區(qū)域中影響信號傳播的物體衰減因子進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并在圖紙中繪制衰減因子；4)模型基本參數(shù)設(shè)置在模型圖紙中建立覆蓋網(wǎng)絡(luò)類型、站點建筑屬性、天線選型、天線屬性、天線安裝位置和高度、覆蓋區(qū)域范圍、天線安裝位置與天線覆蓋目標(biāo)的中點之間直線距離；5)天線安裝角度計算根據(jù)設(shè)計人員給定參數(shù)，自動計算天線的下傾角，根據(jù)下傾角調(diào)整天線的安裝位置和數(shù)量、天線的安裝方式；6)結(jié)果驗證對步驟5)中安裝的室外天線用場強覆蓋仿真來查看覆蓋區(qū)域的覆蓋效果，場強計算所用的公式為馬恩納馬特納公式Pr＝Pt+Ga Lj [32.45+20Lg(H)*20Lg(D)] Ld；7)循環(huán)步驟5)、6)直到最終滿足設(shè)計人員給定的參數(shù)要求或在設(shè)計人員給定的參數(shù)要求中滿足覆蓋效果；8)結(jié)果輸出設(shè)計圖紙結(jié)果輸出同時給出場強預(yù)測圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法，所述步驟4)模 型基本參數(shù)設(shè)置，根據(jù)這些基本參數(shù)判斷天線的型號選擇、天線具體安裝位置和覆蓋區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法，所述步驟5)天 線安裝角度計算根據(jù)設(shè)計人員給定參數(shù)，自動計算天線的下傾角，根據(jù)下傾角調(diào)整天線的 安裝位置和數(shù)量、天線的安裝方式，具體操作如下a)把需要覆蓋區(qū)域用Fl表示，縮小一定比例到圖紙中得到一個新區(qū)域用F2表示；b)把F2均分成η個小區(qū)域(附彡η彡N2，η、Ν1、Ν2為正整數(shù))；c)在η個小區(qū)域中分別找出最佳覆蓋的天線安裝位置和覆蓋區(qū)域中心點方向；d)在完成步驟c)結(jié)果驗證后如果場強覆蓋不理想，可以找出覆蓋弱的區(qū)域部分，把該 區(qū)域中的天線中心點方向朝信號弱的無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域移動；e)循環(huán)步驟d)直到滿足覆蓋效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法，所述步驟7)的 覆蓋效果在站點室外天線覆蓋區(qū)域內(nèi)場強大于_85dbm的區(qū)域達(dá)到95%以上。
全文摘要
一種實現(xiàn)室內(nèi)綜合覆蓋的室外天線放置方法，包括以下步驟1)工程環(huán)境勘測；2)模型圖紙建立；3)繪制衰減因子；4)模型基本參數(shù)設(shè)置；5)天線安裝角度計算根據(jù)設(shè)計人員給定參數(shù)，自動計算天線的下傾角，根據(jù)下傾角調(diào)整天線的安裝位置和數(shù)量、天線的安裝方式。6)結(jié)果驗證；7)循環(huán)步驟5)、6)直到最終滿足設(shè)計人員給定的參數(shù)要求或在設(shè)計人員給定的參數(shù)要求中滿足覆蓋效果；8)結(jié)果輸出設(shè)計圖紙結(jié)果輸出同時給出場強預(yù)測圖。通過本發(fā)明，使設(shè)計人員能夠在圖紙設(shè)計時能夠簡單、方便、準(zhǔn)確、高效的完成室外天線的放置設(shè)計，提高了項目施工、驗收中室外天線安裝的效率和準(zhǔn)確度。
文檔編號H04W16/20GK101998421SQ201010569298
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者尹東彬, 田野 申請人:廣州天越電子科技有限公司