專利名稱：一種實現室內綜合覆蓋的室外天線放置方法
技術領域：
本發明屬于無線網絡通信技術領域，特別是涉及運行于PC平臺上的一種實現室 內綜合覆蓋的室外天線放置方法。
背景技術：
室內無線通信綜合覆蓋系統是城市信息化的重要組成部分，是關系到成千上萬人 群通信便利與工作效率的基礎設施。但是，室內無線通信綜合覆蓋系統的實施在技術、標準 上尚有不少問題需要解決。中國現在有近6億的無線網絡通信用戶，這些用戶所到之處無 論是公共建筑、住宅建筑、市政建筑、工業建筑等室內，還是在道路、曠野的戶外，都需要具 備通話條件。因此，必須從通信系統無縫覆蓋的角度對此進行探討。盡管我們之前在室外信號覆蓋和室內信號覆蓋都做足了文章，但是還是有一部分 介于室外和室內的夾縫區域，需要室內分布覆蓋系統室外天線去解決。而在無線網絡通信 技術領域的設計中，室內分布綜合覆蓋的室外天線放置的方式雖簡單但重要，是無線網絡 通信網絡設計的重要環節，是影響無線網絡通信系統網絡覆蓋狀況的關鍵點，覆蓋效果是 考察一個無線網絡通信網絡無縫覆蓋是否優良的一個重要指標。設計人員的在室內綜合覆蓋方案設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驗進行評估計算，這個步驟基本是由手工計算評估，計算量大，而 且沒有一個統一的標準規范，使得無線網絡通信網絡后續的施工、驗收等帶來了極大的困 難。而室內綜合覆蓋的室外天線放置技術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絡 通信的要求，從而本發明填補了現有技術不足。
發明內容
本發明的目的在于克服現有室外天線安裝技術的不足，提出了一種在室外天線安 裝合理性和經濟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域、不需 要進行實際路測數據的一種實現室內綜合覆蓋的室外天線放置方法。一種實現室內綜合覆蓋的室外天線放置方法，其主要步驟包括1)工程環境勘測查看和測試現場建筑電磁環境、建筑物裝修材質、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絡通信覆蓋區域環境建立二維或三維模型圖紙；3)繪制衰減因子對覆蓋區域中影響信號傳播的物體衰減因子進行數據采集并 在圖紙中繪制衰減因子；4)模型基本參數設置在模型圖紙中建立覆蓋網絡類型、站點建筑屬性、天線選 型、天線屬性、天線安裝位置和高度、覆蓋區域范圍(建筑高度、寬度)、天線安裝位置與天 線覆蓋目標的中點之間直線距離；
5)天線安裝角度計算根據設計人員給定參數，自動計算天線的下傾角，根據下 傾角調整天線的安裝位置和數量、天線的安裝方式。6)結果驗證對步驟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)循環步驟5)、6)直到最終滿足設計人員給定的參數要求或在設計人員給定的 參數要求中滿足覆蓋效果，即站點室外天線覆蓋區域內存在場強大于_85dbm的區域達到 95%或更高；8)結果輸出設計圖紙結果輸出同時給出場強預測圖。所述步驟1)、2)工程環境勘測和模型圖紙建立，通過分析工程電磁設計環境和建 筑圖紙，在室內分布覆蓋工程綜合覆蓋設計中，設計工程師設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絡信號的影響建立無線通信 網絡影響介質因子數據，主要是建筑物中各個物體的衰減，這些數據都是儀器在建筑物實 地環境下得到，同時在覆蓋區域模型圖紙中繪制并保存相關數據；所述步驟4)模型基本參數設置，根據這些基本參數判斷天線的型號選擇、天線具 體安裝位置和覆蓋區域，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，詳細化。所述步驟5)天線安裝角度計算，根據模型參數，系統自動計算天線的下傾角，根 據下傾角調整天線的安裝位置和數量、天線的安裝方式。具體方法為把模型中需要覆蓋區 域用Fl表示，縮小一定比例得到一個新區域用F2表示，根據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)個小區域，每個小區域安裝一面室外天線。在完 成步驟5)、6)結果驗證后如果場強覆蓋不理想，可以找出覆蓋弱的區域部分，把該區域中 的天線中心點方向朝信號弱的無線網絡區域移動一定角度，如一個天線位置極坐標為極 點(0，0)，覆蓋區域中心點極坐標為(P，π)，在(P，π/6)方向上信號覆蓋弱，那么把覆蓋區 域中心點極坐標為(P，^O向(P，π/6)方向上無線網絡一定距離變為(P，π 7/8)，即重新 把天線位置的坐標指定為(0，0)，把覆蓋區域中心點極坐標重新為(P，π )，或者把原來平 分好的η (η彡Ni)個區域，再加個區域重新平均分配η+1(η+1彡Ν2)個區域，在這些新的區 域的極點位置重新放入天線，重復數次直到得到滿意的設計效果；所述步驟6)結果驗證，根據設計前場強仿真來預測步驟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。本發明帶來的有益效果是在無線網絡通信室內覆蓋工程設計中，設計人員能夠 在圖紙設計時能夠簡單、方便、準確、高效的完成室外天線的放置設計，提高了項目施工、驗 收中室外天線安裝的效率和準確度。
圖1為本發明的方法流程示意圖2為天線高于覆蓋目標模型示意圖；圖3為天線低于覆蓋目標模型示意圖；圖4為天線水平覆蓋模型示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的說明本發明的方法流程示意圖如圖1所示，主要步驟包括1)工程環境勘測；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域中影響信號傳播的物體介質進行數據采集并在圖 紙中繪制；對實際覆蓋區域無線網絡信號的影響建立無線網絡影響介質因子數據，數據采 用面向對象的設計方法，這些數據全部采用相適應的結構體、類來儲存，處理好后的數據。 這些數據都是儀器在實測環境下得到，同時在覆蓋區域圖紙中繪制；4)模型基本參數設置在模型圖紙中建立網絡類型，站點建筑屬性，天線屬性，天 線安裝位置和高度、覆蓋區域范圍(建筑高度、寬度)、天線安裝位置與天線覆蓋目標的中 點之間直線距離；5)天線安裝角度計算根據設計人員給定參數，自動計算天線的下傾角，根據下 傾角調整天線的安裝位置和數量、天線的安裝方式。具體操作如下a)把需要覆蓋區域用Fl表示縮小一定比例到圖紙中得到一個新區域用F2表示；b)把？2均分成11(附彡11彡擬，11、附、擬為正整數)個小區域；c)在η個小區域中分別找出最佳覆蓋的天線安裝位置和覆蓋區域中心點方向；d)在完成步驟C)結果驗證后如果場強覆蓋不理想，可以找出覆蓋弱的區域部分， 把該區域中的天線中心點方向朝信號弱的無線網絡區域移動一定角度，如一個天線位置 極坐標為極點(0，0)，覆蓋區域中心點極坐標為(P，π)，在(P，π/6)方向上信號覆蓋弱， 那么把覆蓋區域中心點極坐標為(P，^O向(P，π/6)方向上無線網絡一定距離變為(P， η 7/8)，即重新把天線位置的坐標指定為(0，0)，把覆蓋區域中心點極坐標重新為(P，π), 或者把原來平分好的η (η > Ni)個區域，再加個區域重新平均分配n+1 (n+1 ^ Ν2)個區域， 在這些新的區域的極點位置重新放入天線，確定覆蓋區域中心點方向。e)循環步驟d)直到滿足覆蓋效果。即站點室外天線覆蓋區域內存在場強大 于-90dbm的區域達到95%或更高；6)結果驗證對步驟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 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 ；根據上述公式對覆蓋區場強預測7)循環步驟5、6直到最終滿足設計人員給定的參數要求或在設計人員給定的參 數要求中滿足覆蓋效果，即站點室外天線覆蓋區域內存在場強大于_85dbm的區域達到 95%或更高；8)結果輸出設計圖紙結果輸出同時給出場強預測圖。用戶可以保存圖紙場強預 測圖以作為以后施工、維護、改造依據。 在步驟5)中，室外天線預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方位關系和具體覆蓋結構；天線下傾角決定于天線安裝位置與覆蓋 水平距離與現對高對差及外泄考慮因素，一般應該考慮天線垂直上波瓣覆蓋區域低于覆蓋 目標最高以減小外泄、影響外網。幾何關系如下(1)天線高于覆蓋目標如圖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
權利要求
一種實現室內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)工程環境勘測查看和測試現場建筑電磁環境、建筑物裝修材質、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絡通信覆蓋區域環境建立二維或三維模型圖紙；3)繪制衰減因子對覆蓋區域中影響信號傳播的物體衰減因子進行數據采集并在圖紙中繪制衰減因子；4)模型基本參數設置在模型圖紙中建立覆蓋網絡類型、站點建筑屬性、天線選型、天線屬性、天線安裝位置和高度、覆蓋區域范圍、天線安裝位置與天線覆蓋目標的中點之間直線距離；5)天線安裝角度計算根據設計人員給定參數，自動計算天線的下傾角，根據下傾角調整天線的安裝位置和數量、天線的安裝方式；6)結果驗證對步驟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)循環步驟5)、6)直到最終滿足設計人員給定的參數要求或在設計人員給定的參數要求中滿足覆蓋效果；8)結果輸出設計圖紙結果輸出同時給出場強預測圖。
2.根據權利要求1所述的一種實現室內綜合覆蓋的室外天線放置方法，所述步驟4)模 型基本參數設置，根據這些基本參數判斷天線的型號選擇、天線具體安裝位置和覆蓋區域。
3.根據權利要求1所述的一種實現室內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設計人員給定參數，自動計算天線的下傾角，根據下傾角調整天線的 安裝位置和數量、天線的安裝方式，具體操作如下a)把需要覆蓋區域用Fl表示，縮小一定比例到圖紙中得到一個新區域用F2表示；b)把F2均分成η個小區域(附彡η彡N2，η、Ν1、Ν2為正整數)；c)在η個小區域中分別找出最佳覆蓋的天線安裝位置和覆蓋區域中心點方向；d)在完成步驟c)結果驗證后如果場強覆蓋不理想，可以找出覆蓋弱的區域部分，把該 區域中的天線中心點方向朝信號弱的無線網絡區域移動；e)循環步驟d)直到滿足覆蓋效果。
4.根據權利要求1所述的一種實現室內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域內場強大于_85dbm的區域達到95%以上。
全文摘要
一種實現室內綜合覆蓋的室外天線放置方法，包括以下步驟1)工程環境勘測；2)模型圖紙建立；3)繪制衰減因子；4)模型基本參數設置；5)天線安裝角度計算根據設計人員給定參數，自動計算天線的下傾角，根據下傾角調整天線的安裝位置和數量、天線的安裝方式。6)結果驗證；7)循環步驟5)、6)直到最終滿足設計人員給定的參數要求或在設計人員給定的參數要求中滿足覆蓋效果；8)結果輸出設計圖紙結果輸出同時給出場強預測圖。通過本發明，使設計人員能夠在圖紙設計時能夠簡單、方便、準確、高效的完成室外天線的放置設計，提高了項目施工、驗收中室外天線安裝的效率和準確度。
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 優先權日2010年11月30日
發明者尹東彬, 田野 申請人:廣州天越電子科技有限公司