[发明专利]评估建筑物无线性能的方法

说明书

一种评估建筑物无线性能的方法，该方法包括：构造环境模型，该环境模型包括建筑物的布局，发射机的功率密度P_T[W/m²]和考虑的频段f_c；根据环境模型计算在建筑物内的信干噪比；根据环境模型计算在开放空间内的信干噪比，该开放空间的计算范围与建筑物的计算范围相同，并且该开放空间是在没有建筑物或其他障碍物的情况下的理想空间；将建筑物内的信干噪比与开放空间内的信干噪比进行比较；并根据比较结果，通过计算建筑物的干扰功率增益和预期功率增益来评估建筑物的无线性能。

技术领域

本发明涉及无线通信。具体地说，本发明涉及一种用于评估建筑物无线性能的方法，用于以良好的无线网络性能为目标的建筑的设计和优化。

背景技术

无线通信在智能建筑/城市中扮演着重要的角色。在智能建筑中，物联网将通过无线的方式连接，在降低能耗的同时增加室内环境的舒适度。因此，追求高容量和可靠的室内无线通信是物联网的基础和关键。

在无线网络中，干扰是指接收机接收到的不需要的无线信号。预期信号的功率和在室内任何给定位置的干扰信号的功率由受建筑结构布局影响的无线信号传播决定。可以预见的是，建筑本身对无线网络容量有重大影响。

因此，不同类型的建筑都有其固有的无线性能，与小蜂窝的密集程度或大规模多进多出阵列天线的部署无关。因此，我们可以合理地假设，在某些类型的建筑中，由于频带和能量等资源有限，无线网络可能无法提供所需的室内无线性能。然而，如果一幢建筑在设计初期就考虑到它的无线性能，那么预期的无线覆盖和容量将会大大提高。例如，可以通过向建筑设计从业者，包括土木工程师和建筑师，提供如何在设计阶段预测建筑物的无线性能的指导来实现这一点。到目前为止，建筑本身的无线性能一直被忽视，但这对于未来的智能建筑将非常重要，因为智能建筑中的设备将通过无线方式连接。目前，考虑建筑结构布局的建筑无线性能量化指标的设计并不完善，也并没有关于建立无线性能评估模型或快速计算的出版物。

在上个世纪，建筑设计和建造界一直专注于改善安全性、视觉效果、保温性能以及室内空气质量。在过去的十年中，能源效率已经成为建筑设计的一个重要指标(L.Atzori,et al.,“The internet of things：a survey,”Computer Networks,vol.54,no.15,pp.2787-2805,2010.)。例如，CIBSE，“TM54：evaluating operational energyperformance of buildings at the design stage,”CIBSE,2013中阐述了如何预测建筑的能源需求，包括照明、供暖、通风、制冷和热水供应。

一些先前的工作研究了在小蜂窝网络中遮挡效应的模型。例如，T.Bai,et al.,“Coverage and rate analysis for millimeter-wave cellular networks,”IEEETrans.Wireless Commun.,vol.4,no.2,pp.1100-1114,2015提供了一个解析的覆盖率，通过将视距区域近似为一个固定半径的球体，求出视距概率函数。M.K.Muller,et al.,“Analyzing wireless indoor communications by blockage models,”IEEE Access,vol.5,pp.2172-2186,2017提出并分析了在室内场景中四种随机的生成墙体的方法。墙体的分布是随机的，半确定性的或启发式的。然而，之前大多数对遮挡效应的评估都是假设建筑物的分布呈一个随机过程，例如T.Bai,et al.,“Analysis of blockage effects onurban cellular networks,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.13,no.9,pp.5070-5083,2014中提出的布尔矩形方案假设建筑物均匀分布。随机的遮挡模型可用于研究在障碍物存在的情况下无线网络的配置，但它不适合评估现实世界中的具有特定结构的建筑。