共享铁塔通信资源评估方法技术

本发明专利技术涉及一种共享铁塔通信资源评估方法，考虑到不同电压等级输电线路中铁塔的呼称高不同，致使5G通信天线的架设高度不同，进而单个铁塔的通信信号覆盖面积也不同；再加上输电线路的走向错综复杂，时有并行交错情况，这也致使不同线路中铁塔架设天线后的信号覆盖面积存在重叠现象。若采用简单的叠加法进行计算信号覆盖面积，误差必然很大，无法用做参考。本发明专利技术基于单个天线信号覆盖范围算法，得到了区域输电线路共享铁塔搭载5G天线后的通信信号覆盖总面积，从而实现对区域内所有共享铁塔的通信资源评估。该方法精度较高，计算简单，为共享铁塔大规模应用奠定了理论基础，为电网公司发展5G、进行通信规划提供了重要的参考依据。

Evaluation method of communication resources of shared tower

【技术实现步骤摘要】
共享铁塔通信资源评估方法
本专利技术涉及一种共享铁塔通信资源评估方法，尤其涉及一种区域共享铁塔通信资源评估方法。属于电力

技术介绍
当前我国正处于一个“后4G”与5G开端的时代，相比4G人与人的连接，5G应用场景拓展到人与物，物与物的连接，拥有巨大的市场前景。随着社会朝着智能化发展，互联网+、物联网技术突飞猛进，而这一切需要庞大的、全覆盖的无线通信网络支撑。相比4G信号，5G信号虽然在速度、时延等多个方面有着全面提升。但单个基站信号覆盖范围相对较小，因此随着5G信号的全面覆盖，通信塔的数量需求将是十分巨大的，若重新设立专门用以架设5G天线的通信塔，其成本必定很高，时间周期很长。这种情况下可把输电线路中的高压铁塔作为共享铁塔搭载天线，既节省了重新架设大量通信塔的高额成本，缩短了时间周期，又可以对原有的铁塔资源进行再次利用。共享铁塔即在输电线路原有的电力铁塔上加装通信设备，使电力通道资源获得综合利用。对电力行业而言，共享铁塔可以推进形成电力和通信企业市场化的共建共享合作模式，促进电网企业盘活资源和提高效益，有利于国有资产保值增值和放大功能。国家电网长期以来一直加大在5G领域的布局，2018年，国家电网、南方电网分别与中国铁塔公司签署战略合作协议，开启“共享铁塔”的全新合作模式。近日，中国广电与国家电网在5G领域的合作事项已基本确立，目前正有序推进，国家电网公司通过与广电合作，预计成为5G网络重要的建设方、使用方和运营商。同时国网在后期5G基站运营阶段是受益者，由于5G基站功耗是4G基站的3-3.5倍，同时铺设密度也将提升3-4倍，预计5G基站全面铺设完成后，每年将为国家电网带来超过3000亿元电费收入。当电网公司在某个地区架设5G基站时，首先需要对该地区现有的共享铁塔通信资源进行评估，从而对全地区的信号覆盖进行总体规划。对现有共享铁塔资源的评估，可为估算基站的铺设密度及计算基站全面铺设完成后为国网带来的收益提供理论依据。所以，对电网公司而言，需要一种能够对现有存量的共享铁塔通信资源进行评估的方法，而对共享铁塔的资源评估可通过计算此地区输电线路共享铁塔搭载通信天线之后的信号覆盖范围来体现。自2G、3G、4G信号的逐步出现，对于信号覆盖面积的计算多是以通讯领域为出发点进行研究，而目前的5G基站将借助输电线路中的共享铁塔进行架设，在这种情况下，5G信号的覆盖面积计算不能仅仅从通讯领域进行研究推算，还要结合电力系统领域即输电线路中的各个因素，这些因素也会对输电线路共享铁塔架设5G天线后的信号覆盖面积产生影响。在这一背景下，需要一种专门适用于输电线路共享铁塔架设5G基站后信号覆盖面积的计算方法，以评估共享铁塔的通信资源。由于输电线路的电压等级不同，铁塔的呼称高也存在差异，不同呼称高的铁塔搭载天线的高度也不同，而天线的搭载高度则直接决定了单个铁塔的信号覆盖面积；再加上输电线路的走向错综复杂，时有并行交错情况，这也致使不同线路搭载天线后的信号覆盖面积存在重叠现象。在这种情况下，若采用简单的叠加法进行计算得到的误差必然很大，无法用作参考。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种共享铁塔通信资源评估方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种共享铁塔通信资源评估方法，其特点是：使用带宽廊道法进行信号覆盖面积计算时，两相邻覆盖圆相交时未能覆盖的边缘部分面积可用以下公式表示：式中，r为各输电线路铁塔信号覆盖半径，d为各输电线路的铁塔平均档距；两条线路交叉时重复的信号覆盖面积：S2＝(2r′)(2r″)式中，r′和r″分别为两条交叉输电线路各自铁塔信号覆盖半径；线路并行重叠时重复的信号覆盖面积：S3＝(rx+ry-d′)l′式中，rx和ry分别为两条并行输电线路各自铁塔信号覆盖半径；d′为两条并行输电线路的平均距离，且d′＜rx+ry；l′为输电线路并行段长度；输电线路跨河跨江架设时，此时相邻铁塔的信号覆盖圆并无交叉，信号覆盖面积将会有一处空白的区域，此处空白区域面积可用以下公式表示：S4＝2rd″-(λ-1)πr2式中，λ为档距超过信号覆盖圆直径铁塔的个数；d″为铁塔档距，d″＞2r；综上，输电线路中铁塔皆架设5G基站后的信号覆盖面积计算公式如下所示：式中n为输电线路条数；l为各输电线路长度；δ为各输电线路中的铁塔数量；m为输电线路交叉次数；k为电缆线路与输电线路总长度之比。一种共享铁塔通信资源评估方法，两条输电线路的信号覆盖面积计算步骤如下：Step1:根据两条输电线路中共享铁塔的呼称高来确定单塔的信号覆盖范围；包括链路预算和传播模型分析；Step2：根据两条线路中铁塔架设天线后的通信信号覆盖半径以及通信信号覆盖总面积S*的公式进行计算；进一步的，Step1中，链路预算如下式所示：式中，PLMAX为最大允许路径损耗；PTx为基站发射功率，上行时为基站接收功率；Lf为馈线损耗；GTx为基站天线增益；Mf为阴影衰落和快衰落余量；Ml为干扰余量，上行取2dB，下行取7dB；GRx为手机天线增益；LP为建筑物穿透损耗；Lb为人体损耗，一般取为3dB；SRx为下行时为手机接收灵敏度；hBS为上行时为手机发射功率；ΔL2为叶片损耗。进一步的，传播模型如下式所示：式中，PL取为上节中求得的最大允许路径损耗；W为街道宽度；h为平均建筑物高度；fc为工作频率；hBS为基站天线有效高度；hUT为移动台天线有效高度，此处设为2.5m；d2D为基站天线与移动台天线直线距离。进一步的，天线的挂高由铁塔呼称高的加权算术平均值来确定，铁塔呼称高的加权算术平均值如下式所示：式中，h为铁塔呼称高，f为呼称高相同铁塔的数量。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术一种共享铁塔通信资源评估方法，即带宽廊道计算法，该方法基于共享铁塔搭载5G天线后的信号覆盖面积，考虑了不同呼称高的铁塔具有不同的信号覆盖面积、输电线路错综复杂且时有并行交错的走向等影响因子，可对区域内所有共享铁塔进行通信资源评估。该方法精度较高，较为简单，为共享铁塔大规模应用奠定理论基础，为电网公司发展5G、进行通信规划提供了重要的参考依据。附图说明图1为理论的带宽廊道确定方法示意图。图2为实际的线路的通信信号覆盖范围示意图。图3为本专利技术的式(10)的信号3D传播路径示意图。图4为计算结果校验的实际信号覆盖范围示意图。图中：共享铁塔1，廊道宽度2，廊道长度3，未覆盖区域4，单塔信号覆盖圆5。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共享铁塔通信资源评估方法，其特征在于：使用带宽廊道法进行信号覆盖面积计算时，两相邻覆盖圆相交时未能覆盖的边缘部分面积可用以下公式表示：/n

【技术特征摘要】
1.一种共享铁塔通信资源评估方法，其特征在于：使用带宽廊道法进行信号覆盖面积计算时，两相邻覆盖圆相交时未能覆盖的边缘部分面积可用以下公式表示：






式中，r为各输电线路铁塔信号覆盖半径，d为各输电线路的铁塔平均档距；
两条线路交叉时重复的信号覆盖面积：
S2＝(2r′)(2r″)
式中，r'和r″分别为两条交叉输电线路各自铁塔信号覆盖半径；
线路并行重叠时重复的信号覆盖面积：
S3＝(rx+ry-d′)l′
式中，rx和ry分别为两条并行输电线路各自铁塔信号覆盖半径；d′为两条并行输电线路的平均距离，且d′＜rx+ry；l′为输电线路并行段长度；
输电线路跨河跨江架设时，此时相邻铁塔的信号覆盖圆并无交叉，信号覆盖面积将会有一处空白的区域，此处空白区域面积可用以下公式表示：
S4＝2rd″-(λ-1)πr2
式中，λ为档距超过信号覆盖圆直径铁塔的个数；d″为铁塔档距，d″＞2r；
综上，输电线路中铁塔皆架设5G基站后的信号覆盖面积计算公式如下所示：



式中n为输电线路条数；l为各输电线路长度；δ为各输电线路中的铁塔数量；m为输电线路交叉次数；k为电缆线路与输电线路总长度之比。


2.一种共享铁塔通信资源评估方法，两条输电线路的信号覆盖面积计算步骤如下：
Step1:根据两条输电线路中共享铁塔的呼称高，应用链路预算和传播模型分析分别确定单塔的信号覆盖范围；
St...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣博，刘帆，张洲，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11