一种基于有限元的5G室内分布系统场强计算方法与流程

本发明属于移动通信，尤其涉及一种基于有限元的5g室内分布系统场强计算方法。

背景技术：

1、5g网络具有高带宽、低时延和大连接的特性，是我国新型基础设施建设的重要内容之一，是组成整个新基建的神经脉络，

2、为实现5g的大带宽，对于城区、交通干线/枢纽、产业园等业务集中区域，主要通过中高频率实现大带宽。中高频率的传播损耗大，难以通过室外信号实现对室内的覆盖，需要通过针对性室内建设来实现覆盖，可以预见，5g的室内建设规模将远高于4g，因此5g室内方案的建设合理性、效益性也就备受关注，而室内场景复杂，结构多样，需要一个快速的工具对覆盖效果进行评估，用于对5g室内建设的设计方案进行评估优化使用。

3、现有技术具有如下缺点：

4、1、室内环境复杂，国际电联itu-r p.1238建议书的传播模型难以完整得体现室内各类介质以及各个天线之间的影响；

5、2、目前室内覆盖分析，主要利用射线跟踪模型进行预测，需要对室内环境进行完整计算建模，分析周期长，计算复杂度高，难易满足工程建设阶段快速建设的要求；

6、3、现阶段5g室内建设需求大，建设周期短，为了提升优化项目，需要快速进行方案比对，现有技术难易快速准确对覆盖进行估算与对比，难易有效评估方案的合理性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种有限元的5g室内分布系统场强计算方法。所述的室内分布系统是指无源分布系统或有源分布系统，其中无源分布是指利用室内天线分布系统将信源设备的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖；有源分布系统是利用prru对室内实现直接覆盖。本发明提出方法，可以根据场景以及室内天线或prru的布局设计，快速计算区域内的rsrp和rs sinr的覆盖情况。

2、本发明方法包括如下步骤：

3、步骤1，将室内平面图划分为n个正方形单元，并按照1,2,3…,n进行编号；

4、步骤2，确定每个单元中的介质情况，计算每个单元区域的空间损耗值ki；

5、步骤3，根据每个室内天线或prru(pico radio remote unit，皮基站设备)的所在的单元位置，分别计算位于单元j的天线或prru在单元i产生的场强rsrp(i，j)(referencesignal receiving power，参考信号接收功率)；

6、步骤4，基于步骤3所得单元i对应不同天线的场强，计算得到单元i的信号强度rsrpi(参考信号接收功率)和信噪比rs sinri(参考信号信干比)。

7、步骤1包括：

8、步骤1-1，获取室内平面图，应包含周边墙体、隔断、立柱、窗体等主要固定的室内构筑物等内容，并获取楼层高度h。

9、步骤1-2，将室内平面图图划分为n个相等大小大小相等的正方形单元，正方形应包含平面图所有区域，整体栅格区域可大于建筑物平面图，正方形越小，计算结果将越准确，考虑电磁波传播时，在超过单个波长范围内变化会较大，因此单个单元边长d设置小于涉及的无线电波波长λ，为平面图上m个天线或prru进行编号，对每个正方形单元进行编号1,2,3……i……n，n和m取值均为自然数。

10、步骤2包括：

11、步骤2-1，明确每个单元中的介质，根据每个单元介质和设计频率，直接按照单元边长厚度d计算损耗值，标注为a1、a2、a3，…，at，t取值为自然数，at表示介质t的损耗；

12、步骤2-2，单元中有两个以上介质类型的，该单元的介质损耗ki取最大值：

13、ki＝max1,2,……,n(a1,a2,a3,…,at)，i∈(1,2,3,…,n)；

14、其中，at表示介质t的损耗；

15、无介质单元损耗ki计算公式如下：

16、ki＝0。

17、步骤3包括：

18、步骤3-1，输入场景条件；

19、天线或prru编号j、目标单元编号i，i和j之间直线路径经过x个单元，记录x个单元的编号，此处考虑展示需要，暂记录为编号1到x，实际计算时应记录路径上各个单元在步骤1中对应编号；

20、编号j的天线或prru输出rs(reference signal，参考信号)功率rsj；

21、步骤3-2，获得编号j的天线或prru对应单元i方向上的增益gain(i，j)；

22、根据第j个天线或prru与目标单元i之间的夹角和对应天线方位图，获得天线增益gain(i，j)(与所采用的设备有关，可通过设备参数进行查询)；

23、步骤3-3，考虑人员普遍手持终端高度，计算高度1.5m处功率情况，可使用国际电联itu-r p.1238建议书的传播模型来计算位于单元j的天线或prru在单元i产生的场强rsrp(i，j)(reference signal receiving power，参考信号接收功率)；

24、步骤3-3中，采用如下公式计算位于单元j的天线或prru在单元i产生的场强rsrp(i，j)：

25、单位为dbm；

26、其中，n为功率损耗系数，ls为阴影衰落，f为传播电波频率；lp是相隔x个单元的介质损耗之和，计算公式如下所示：

27、lp＝∑(k1+k2+…+kx)

28、其中，每个k1到kx即为步骤2-2计算所得到的路径上x单元的损耗。

29、步骤4包括：

30、步骤4-1，计算所有m个天线或prru在单元i上产生的参考信号强度rsrpi；

31、步骤4-2，计算单元i的参考信号信噪比rs sinri；

32、步骤4-3，按照以上步骤，计算所有n个单元上的rsrpi和rssinri，从而获取整个室内空间的场强分布。

33、步骤4-1中，采用如下公式计算计算所有m个天线或prru在单元i上产生的参考信号强度rsrpi：rsrpi＝max1，2…j…m(rsrp(i，1)，rsrp(i，2)，...，rsrp(i，j)，...，rsrp(i，m))，单位为dbm。

34、步骤4-2中，采用如下公式计算单元i的参考信号信噪比rs sinri：

35、

36、rs sinri单位为db。

37、本发明还提供了一种存储介质，存储有计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令被运行时，实现所述的一种基于有限元的5g室内分布系统场强计算方法。

38、有益效果：本发明将复杂的室内环境划分成有限个小单元并进行编号，由于单元较小，就可以为每个单元确定单一的属性和介质损耗，并可以便捷定位目标单元和天线或prru的位置，由于每个单元均为边长相等的正方形，可以快速计算路径，用简单的方法计算出每个单元的场强与信噪比，从而获得整个空间的场强分布，快速的评估覆盖方案合理性，能够为设计人员提供方案优化参考。