基于ITU-R P.1546模型的監(jiān)測(cè)站覆蓋影響因素分析

費(fèi)　偉

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，北京 100037）

?

基于ITU-R P.1546模型的監(jiān)測(cè)站覆蓋影響因素分析

費(fèi)偉

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心，北京 100037）

摘要：本文介紹了超短波監(jiān)測(cè)站覆蓋、ITU-R P.1546模型及其特征要素，并通過(guò)ITU-R P.1546模型特征要素分析了影響超短波監(jiān)測(cè)站地域覆蓋的主要因素。

關(guān)鍵詞：ITU-R P.1546；監(jiān)測(cè)站；地域覆蓋；影響因素

1 引言

本文主要介紹超短波監(jiān)測(cè)站覆蓋的定義和ITU-R P.1546電波預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)該模型分析了影響監(jiān)測(cè)站覆蓋的因素。

2 ITU-R P.1546模型

2.1 ITU-R P.1546模型簡(jiǎn)介

人們通過(guò)長(zhǎng)期的測(cè)試、觀察，歸納總結(jié)出了多種用于預(yù)測(cè)電波傳播的模型，ITU-R P.1546模型是一種被ITU認(rèn)可的，被廣泛采用的超短波頻段場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型，在很多監(jiān)測(cè)站規(guī)劃初期，都通過(guò)ITU-R P.1546模型來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)站的覆蓋水平進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估。

2.2 ITU-R P.1546模型特征要素

圖1　場(chǎng)強(qiáng)-距離曲線圖

ITU-R P.1546建議書中共給出了24張100MHz，600MHz，2000MHz三個(gè)頻率下的場(chǎng)強(qiáng)-距離曲線圖，其中100MHz，陸地路徑條件下，50％時(shí)間概率的場(chǎng)強(qiáng)-距離曲線圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，ITU-R P.1546模型具有以下特征要素：

（1）傳播頻率。圖1中的傳播頻率為100MHz，同樣，還有600MHz及2000MHz頻率的曲線圖，要得到其他頻率下的結(jié)果，需要通過(guò)建議書給出的場(chǎng)強(qiáng)內(nèi)插和外推公式來(lái)得到。

（2）發(fā)射功率。ITU-R P.1546模型中給出的1kW有效輻射功率（e.r.p.）場(chǎng)強(qiáng)值下的傳播曲線。

（3）發(fā)射/基站天線高度。在ITU-R P.1546模型中，傳播曲線分別考慮陸地路徑和海面路徑兩種不同情況，海面路徑和陸地路徑的發(fā)射/基站天線高度取值方法不同。如圖1所示，曲線中包含天線有效高度為10m，20m，37.5m，75m，150m，300m，600m和1200m等8種情況。其余發(fā)射天線高度情況需要通過(guò)內(nèi)插和外推公式來(lái)得出相應(yīng)情況下的場(chǎng)強(qiáng)。

（4）接收天線高度。陸地曲線給出h2對(duì)應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)，h2值的是接收地點(diǎn)的代表高度，對(duì)于陸地和海洋路徑，h2一般均取10m。對(duì)于其他接收高度值提供了修正方法。

除從曲線圖得到的以上要素外，ITU-R P.1546建議書中還給出了城市/城郊內(nèi)短路徑的校正項(xiàng)來(lái)對(duì)城市和郊區(qū)傳播情況下的場(chǎng)強(qiáng)來(lái)進(jìn)行修正。

3 監(jiān)測(cè)站覆蓋影響因素

分析和掌握影響監(jiān)測(cè)站覆蓋的因素，可以幫助我們進(jìn)行科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)站布點(diǎn)選擇，節(jié)約建設(shè)成本，以最有效率的方式完成監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)。

3.1 頻率因素

3.1.1 頻率對(duì)地域覆蓋的影響

無(wú)線電臺(tái)站的發(fā)射頻率是影響監(jiān)測(cè)站覆蓋的主要因素之一，同一監(jiān)測(cè)站對(duì)150M對(duì)講機(jī)和800M對(duì)講機(jī)覆蓋對(duì)比表如表1所示（注：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈敏度：-99dBm/10kHz監(jiān)測(cè)天線距地面高度：87m）。

通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)線電臺(tái)站發(fā)射頻率越高，監(jiān)測(cè)站對(duì)此類臺(tái)站的覆蓋范圍越小。

表1　150M對(duì)講機(jī)基站和800M對(duì)講機(jī)集群覆蓋對(duì)比表

3.1.2 模型分析

從ITU-R P.1546建議書所給的場(chǎng)強(qiáng)-距離曲線圖中能清楚看到，不同發(fā)射頻率的曲線曲率不同，發(fā)射頻率越高，同一傳播距離上的場(chǎng)強(qiáng)值就越低。

圖2　100MHz和2000MHz場(chǎng)強(qiáng)-距離曲線圖

3.2 功率因素

3.2.1 功率對(duì)地域覆蓋的影響

無(wú)線電臺(tái)站的發(fā)射功率大小直接影響到無(wú)線電波的傳播距離。同一監(jiān)測(cè)站對(duì)不同功率下的400M對(duì)講機(jī)覆蓋對(duì)比表如表2所示（注：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈敏度：-99dBm/10kHz監(jiān)測(cè)天線距地面高度：87m）。

表2　25W和10W發(fā)射功率400M對(duì)講機(jī)基站覆蓋對(duì)比表

通過(guò)表2可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)線電臺(tái)站發(fā)射功率越高，監(jiān)測(cè)站對(duì)此類臺(tái)站的覆蓋范圍就越大。

3.2.2 模型分析

ITU-R P.1546模型中給出的1kW e.r.p.場(chǎng)強(qiáng)值下的傳播曲線，計(jì)算其他發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，可將1kW e.r.p.的場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換成等效的基本傳輸損耗，以下公式給出了與特定場(chǎng)強(qiáng)相等的基本傳輸損耗

對(duì)同一發(fā)射臺(tái)站，發(fā)射功率越大，發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)折算的傳輸損耗越小，覆蓋范圍越大。

3.3 監(jiān)測(cè)天線高度

3.3.1 功率對(duì)地域覆蓋的影響

監(jiān)測(cè)站的接收天線高度對(duì)監(jiān)測(cè)站的覆蓋范圍有著直接影響。同一監(jiān)測(cè)站使用不同高度的接收天線對(duì)400M對(duì)講機(jī)基站覆蓋對(duì)比表如下表3所示（注：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈敏度：-99dBm/10kHz）。

表3　不同高度接收天線對(duì)400M對(duì)講機(jī)基站覆蓋對(duì)比表

從表3可以看出，在同樣環(huán)境及設(shè)備條件下，監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)天線高度越高，監(jiān)測(cè)站的覆蓋范圍就越大。

3.3.2 模型分析

ITU-R P.1546模型中的發(fā)射/基站和接收機(jī)/移動(dòng)臺(tái)與實(shí)際的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。有效高度更高的終端作為“發(fā)射/基站”。一般情況下，監(jiān)測(cè)站天線高度高于臺(tái)站天線，應(yīng)以監(jiān)測(cè)站作為“發(fā)射/基站”。從圖1中可見(jiàn)，“發(fā)射/基站”天線高度h1越大，同一傳播距離上的場(chǎng)強(qiáng)值越大，覆蓋范圍越大。

3.4 地形因素

3.4.1 地形對(duì)地域覆蓋的影響

監(jiān)測(cè)站周邊的地形對(duì)監(jiān)測(cè)站的地域覆蓋有著重大的影響，相同條件的監(jiān)測(cè)站在山區(qū)地形與平原地形下的地域覆蓋對(duì)比圖如圖3所示。

圖3　山區(qū)與平原地域覆蓋對(duì)比圖

山區(qū)地形環(huán)境下，監(jiān)測(cè)站的地域覆蓋水平急劇下降，不及平原環(huán)境下的十分之一。

3.4.2 模型分析

ITU-R P.1546模型中，“發(fā)射/基站”天線的有效高度heff定義為從“發(fā)射/基站”天線到接收/移動(dòng)臺(tái)天線的方向上3～15km距離之間，超出地面平均水平的天線高度：

圖4　確定發(fā)射天線高度圖

其中，d≥15km時(shí)，h1= heff。d＜15km時(shí)，h1為0.2d與d之間平均地形上的天線高度。

山區(qū)地形下，監(jiān)測(cè)站附近的地面平均水平高度遠(yuǎn)高于平原環(huán)境。同樣架設(shè)高度的天線，“發(fā)射/基站”天線的有效高度遠(yuǎn)低于平原環(huán)境。因此，監(jiān)測(cè)站的地域覆蓋范圍遠(yuǎn)小于平原環(huán)境。

4 結(jié)束語(yǔ)

在監(jiān)測(cè)網(wǎng)規(guī)劃中，充分考慮各方面因素對(duì)監(jiān)測(cè)站覆蓋的影響，合理布局，才能最大效益的發(fā)揮監(jiān)測(cè)網(wǎng)的能力，支撐新時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)。■

參考文獻(xiàn)

［1］ R-REC-P.1546-5-2013，2013

［2］ 吳偉陵，牛凱.移動(dòng)通信原理.北京：電子工業(yè)出版社，2005

［3］ 周洪順.頻譜監(jiān)測(cè)手冊(cè)，北京：人民郵電出版社，2005

［4］ 沈建潮.基于ITU-R P.1546模型的小型無(wú)線電監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)覆蓋范圍研究［J］.中國(guó)無(wú)線電，2011

［5］ 牛剛.影響VHF/UHF頻段固定監(jiān)測(cè)站覆蓋的因素［J］.中國(guó)無(wú)線電，2006

Analysis of Influence Factors Based on ITU-R P.1546 Model in Monitoring Station's Coverage

Fei Wei
（The State Radio Monitoring Center, Beijing, 100037）

Abstract:In this paper, we introduce the defnition of monitoring station's coverage and the ITU-R P.1546 prediction model of radio wave propagation. We propose the characteristic elements of the ITU-R P.1546 model, and analyze the infuence factors in monitoring station's coverage based on these characteristic elements.

Keywords:ITU-R P.1546； monitoring station； coverage； infuence factor

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.06.020

中圖分類號(hào)：TN92

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編碼：1672-7274（2016）06-0050-03

作者簡(jiǎn)介：費(fèi) 偉，工程師，就職于國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心無(wú)線電監(jiān)測(cè)處，主要研究超短波監(jiān)測(cè)網(wǎng)規(guī)劃、超短波監(jiān)測(cè)一體化等。