[发明专利]提高无线通信网络场强覆盖范围的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种提高无线通信网络场强覆盖范围的方法。

背景技术

在移动无线通信系统中，发射机发射的电磁波往往由于遮挡物的遮挡造成其与接收机之间没有直射径，从而使接收到的信号强度有所下降，通信质量难以控制。因此，研究提高被遮挡区域也就是阴影区、弱场区的场强的方法，有益于增大场强覆盖强度，使得通信距离得到扩展，改善通信质量。

对于小区边缘或者弱场区，通常采用添加微蜂窝结构、中继节点或者调整发射机参数的方法进行补偿。微蜂窝小区的覆盖半径一般在200米左右，天线的高度在15米左右，可用来消除盲区、弱场区的覆盖问题。但是，当微蜂窝小到一定程度时，建站成本就会急剧增加，小区半径的缩小也会带来严重的干扰，而且，盲区有可能仍然存在。

随着电磁介质材料技术的不断发展，设计介质电磁参数可以人为地控制电磁波在介质中传播方式。其中转换电磁技术(Transformation electromagnetic Techniques)提供了一种介质设计方法，最常见的应用于设计隐身遮罩，对可见光波段电磁波传播进行控制，达到光学隐身的目的。转换电磁技术在无线通信领域中的研究刚刚兴起，利用转换电磁技术设计电磁遮罩，用于提升遮挡物造成的阴影区电波覆盖强度的方法还未见到过相关研究。

综上所述，转换电磁技术提供了一种设计介质的方法，通过在遮挡物表面设计一个电磁遮罩，控制障碍物周围电磁场强分布，使遮挡区域场强得到提升，并改进通信系统性能。关键的问题就是利用转换电磁技术来改善无线通信系统的电波覆盖范围。对于这方面内容，现有的研究多仅局限于天线设计的情况，而对于使用电磁遮罩覆盖小区的问题，却少有考虑。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种提高无线通信网络场强覆盖范围的方法，利用转换电磁技术，控制造成通信盲区的障碍物周围电磁场强分布，使障碍物周围的场强得到提升，从而改进通信系统性能。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种提高无线通信网络场强覆盖范围的方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：根据障碍物的外形，构造电磁遮罩的内径函数和外径函数；

步骤2：计算电磁遮罩的介电常数；

步骤3：根据电磁遮罩的内径函数、外径函数和介电常数制作电磁遮罩，覆盖障碍物。

当电磁遮罩的内径函数和外径函数的一阶导数连续时，所述计算电磁遮罩的介电常数具体是：

步骤101：将电磁遮罩的笛卡尔坐标转换为极坐标，记为第一极坐标；

步骤102：定义第一极坐标经过电磁转换后的极坐标，记为第二极坐标；

步骤103：根据第二极坐标、电磁遮罩的内径函数和电磁遮罩的外径函数计算电磁遮罩的介电常数。

当电磁遮罩的内径函数或者外径函数的一阶导数不连续时，所述计算电磁遮罩的介电常数具体是：

步骤201：将电磁遮罩的笛卡尔坐标转换为极坐标，记为第一极坐标；

步骤202：定义第一极坐标经过电磁转换后的极坐标，记为第二极坐标；

步骤203：判断电磁遮罩的内径函数的一阶导数是否连续，如果电磁遮罩的内径函数的一阶导数不连续，则执行步骤204；否则，执行步骤205；

步骤204：利用傅里叶最小二乘拟合的方法，将电磁遮罩的内径函数拟合成一阶导数连续的第一替换函数；

步骤205：判断电磁遮罩的外径函数的一阶导数是否连续，如果电磁遮罩的外径函数的一阶导数不连续，则执行步骤206；否则执行步骤207；

步骤206：利用傅里叶最小二乘拟合的方法，将电磁遮罩的外径函数拟合成一阶导数连续的第二替换函数；

步骤207：根据第二极坐标、电磁遮罩的内径函数/第一替换函数以及电磁遮罩的外径函数/第二替换函数，计算电磁遮罩的介电常数。

本发明利用转换电磁技术设计电磁遮罩来改善障碍物周围电磁场分布，有效地改善了无线场强的覆盖范围，消除了阴影衰落。

附图说明

图1是障碍物遮挡电磁波形成阴影区示意图；

图2是安装电磁遮罩使电磁波通过阴影区域示意图；

图3是提高无线通信网络场强覆盖范围的方法流程图；

图4是球形电磁遮罩内径和外径示意图；

图5是电磁遮罩的内径函数和外径函数的一阶导数连续时计算电磁遮罩的介电常数的流程图；

图6是电磁遮罩的内径函数或外径函数的一阶导数不连续时计算电磁遮罩的介电常数的流程图；

图7是电磁遮罩矩形内径/外径示意图；