基于ITU_RP_1546模型的小型無線電監(jiān)測站監(jiān)測覆蓋范圍

1、監(jiān)測檢測Monitoring & Detection59中國無線電 2011年第2期0 前言近幾年來,為了更好地服務(wù)于無線電新技術(shù)和新應(yīng) 用的快速發(fā)展,我國無線電管理機(jī)構(gòu)加快了小型無線電 監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)。為了有效地覆蓋目標(biāo)區(qū)域,需要對小 型無線電監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋范圍預(yù)測和研究。這有利于 提高無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效率,在節(jié)約成本的同時充 分發(fā)揮監(jiān)測設(shè)備的作用。1 小型無線電監(jiān)測站小型站是用于監(jiān)測V H F/UH F頻段但不具備測向功能 的小型固定監(jiān)測站,單站設(shè)備成本在50萬元左右,遠(yuǎn)少 于A、B、C級等“大型站”標(biāo)準(zhǔn)。它的建設(shè)周期短,使 用方便,設(shè)備體積小,易于安裝,主要分為天饋系統(tǒng)、

2、監(jiān)測接收系統(tǒng)、電源模塊、控制單元、聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和工控 機(jī)等部分。小型站對機(jī)房的要求低,建設(shè)周期短,建站 成本低。因此,在能夠滿足監(jiān)測任務(wù)的情況下,我們應(yīng) 優(yōu)先考慮設(shè)置小型站。國際電信聯(lián)盟(ITU于2001年提出了ITU-R P.1546建議書,即30M H z至3000M H z頻率范圍內(nèi)地面業(yè)務(wù)點 對面預(yù)測的方法,并在2003年、2005年、2007年、2009年進(jìn)行了4次修改。目前,該建議書的最新版本為P.1546-4。該建議書融合并替代了ITU-R P.370、ITU-R P.529、I T U-R P.1146以及I T U-R P.616等建議書,給 出了超短波頻段地面業(yè)務(wù)的場強(qiáng)預(yù)測方法

3、,同時在實測 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上給出了100M H z、600M H z和2000M H z三種 發(fā)射頻率下,有效發(fā)射功率為1k W的發(fā)射源在不同傳播 路徑類型、不同的發(fā)射、接收天線高度以及幾種時間、 地點概率條件下的電波傳播曲線;給出了在不同發(fā)射頻 率、功率等條件下對場強(qiáng)進(jìn)行預(yù)測的方法和修正公式, 適用于超短波頻段的廣播、陸地移動、海上移動以及某些固定業(yè)務(wù)提供點對面的場強(qiáng)預(yù)測,適用距離1k m1000k m。該建議書也是進(jìn)行無線電臺(站電磁兼容分析 計算、國際間地面業(yè)務(wù)頻率協(xié)調(diào)最常用的傳播模型。3 測試分析我們可以進(jìn)行實例測試分析,信號源利用警示儀的 固定發(fā)射功率,參數(shù)如表1所示。表1 信號源的參

4、數(shù)16.2W 8.48W 4.3W 25kHz 5.5dBi 615MHz9W6W1W25kHz3dBi3.1 數(shù)據(jù)的分析處理利用E S M B等接收機(jī)讀到的場強(qiáng)數(shù)據(jù)是一個電壓值U (dBV,而理論模型的計算值為場強(qiáng)值E(dBV/m,小型無線電監(jiān)測站監(jiān)測覆蓋范圍研究 浙江省紹興無線電監(jiān)測站 沈建潮摘 要根據(jù)VH F/UHF頻段電波傳播特性、無線電業(yè)務(wù)的發(fā)展和無線電技術(shù)設(shè)施的整體情況, 結(jié)合當(dāng)?shù)仉姶艂鞑キh(huán)境,利用ITU-R P.1546傳播模型對小型無線電監(jiān)測系統(tǒng)的覆蓋范圍進(jìn) 行了仿真,估算出了常用無線電業(yè)務(wù)的監(jiān)測覆蓋范圍。關(guān)鍵詞:小型無線電監(jiān)測系統(tǒng) 覆蓋范圍監(jiān)測檢測Monitoring &am

5、p; Detection 60中國無線電 2011年第2期根據(jù)天饋系統(tǒng)中關(guān)于天線因子K的計算方法,我們可以得到 理論電壓值的計算公式:(1。模型理論值也可以計算出來:通過測試得到距離、 發(fā)射和接收天線高度、頻率等數(shù)據(jù),然后從相關(guān)圖表中 進(jìn)行內(nèi)插函數(shù)計算得到預(yù)測值。3.2 實際測量我們在某監(jiān)測站周邊20k m范圍內(nèi),按一定間距選取 6個測試點,如表2、圖1所示。表2 測試點信息序號 經(jīng)度 緯度 距離 地理位置 海拔 1E120°358.7 N30°049.5 1.0km 昌安立交橋 18m 2E120°3538 N30°129.8 2.4km 客運中心 1

6、0m 3E120°3536.2 N30°258.2 5.0km 富恩大橋 21m 4E120°3552 N30°419.3 7.6km 富陵控股 7m 5E120°367.4 N30°523.9 9.6km 袍江立交橋 11m 6E120°3628.6N30°632.1杭甬高速口7m圖1 測試點示意圖測得實際電波傳播理論電壓值如圖2所示。實測數(shù) 據(jù)與理論數(shù)據(jù)之間的誤差情況如表3所示。圖2 實際測量數(shù)據(jù)表3 實測數(shù)據(jù)與理論值之間的誤差分析平均誤差 均方根誤差 平均誤差 均方根誤差 平均誤差 均方根誤差 435.53.

7、75dB 4.31 dB0.27 dB3.11 dB3 dB3.78 dB61510.96 dB11.41 dB1.46 dB3.57 dB1.72 dB5.13 dB發(fā)射功率的誤差分析,ITU-R P.1546的模型誤差平均誤 差最大為3.75(dB,均方根誤差最大為5.13(dB。 ITU-R P.1546模型的預(yù)測結(jié)果與實測結(jié)果比較接近。值 得注意的是,以上測試結(jié)果是在不考慮詳細(xì)地形地貌數(shù) 據(jù)情況下測得。(2在發(fā)射信號源功率較低(比如小于1W、傳 輸距離較遠(yuǎn)(大于10k m的情況下,信號電平值會小于 監(jiān)測系統(tǒng)和當(dāng)?shù)仉姶怒h(huán)境的背景噪聲,理論模型的預(yù)測 就會出現(xiàn)較大偏差。4 仿真以浙江紹興市

8、某一監(jiān)測站為例,該站使用R&S公司 ESMB接收機(jī),接收機(jī)靈敏度為-107.24dBm,天線為R&S公司HE500,天線離地高度為84米,海拔8米。發(fā)射信號源以常用的無線電業(yè)務(wù)典型參數(shù)進(jìn)行仿真,如 表4所示。其中,常用的GSM和CDMA業(yè)務(wù)頻段集中在900MHz 和1800MHz附近。150MHz和450MHz的專業(yè)對講機(jī)和車載電臺 主要區(qū)別在發(fā)射功率不同,因此在進(jìn)行覆蓋范圍分析時, 專業(yè)對講機(jī)和車載電臺的曲線根據(jù)發(fā)射功率合在一起。表4 典型無線電發(fā)射臺站參數(shù)業(yè)務(wù)類型 發(fā)射頻率MHz 發(fā)射功率W 天線高度m 天線增益 tG 公眾移動通信 900/180010W/200kHz50

9、m 15數(shù)傳遙測 22323525W/25kHz20m 8民航通信 117.97513725W/25kHz20m 2專業(yè)對講 150/4505W/25kHz1.5m 0車載電臺150/45025W/25kHz2把自由空間作一個參考因素來計算其理論值,其 中,平均海拔為8米,發(fā)射天線離地2米,市區(qū)中心監(jiān)測站接收天線離地約84米,可知最大監(jiān)測覆蓋距離:52.5d =(2。在沒有損耗的自由空間中,市區(qū)中心站對海拔2m高 的無線電臺(站的監(jiān)測覆蓋范圍為52.5k m。實際傳播 模型中的監(jiān)測覆蓋范圍距離要小于這個距離,常用無線電業(yè)務(wù)的監(jiān)測覆蓋范圍如圖3所示。(下轉(zhuǎn)第69頁管理信息化Management

10、Informationization 69中國無線電 2011年第2期圖3 國家無線電監(jiān)測中心核心路由器至北京監(jiān)測站廣域網(wǎng)接口主要應(yīng)用流量走勢圖(啟用QoS圖3是國家無線電監(jiān)測中心核心路由器至北京監(jiān)測 站的廣域網(wǎng)絡(luò)在啟用了Q o S之后某一時間段的主要應(yīng)用 流量走勢圖?？梢钥吹?在8:30至9:30,沒有指揮調(diào) 度業(yè)務(wù)時,U/V網(wǎng)監(jiān)測業(yè)務(wù)占據(jù)了總帶寬的80%左右。 之后指揮調(diào)度業(yè)務(wù)啟用,迅速占用了總帶寬的60%,而U/V網(wǎng)監(jiān)測業(yè)務(wù)所占帶寬則下降到30%?？梢?通過 Q o S技術(shù),我們對關(guān)鍵監(jiān)測業(yè)務(wù)和實時通信業(yè)務(wù)都給予 了很好的保障,有效減少了業(yè)務(wù)間相互干擾的情況。5 未來發(fā)展方向目前,Q o

11、 S技術(shù)在無線電管理信息網(wǎng)中已經(jīng)得到了 初步應(yīng)用。對于下一步的發(fā)展方向,筆者認(rèn)為,第一, 要緊密與業(yè)務(wù)相結(jié)合。Q o S是一項用于保障無線電管理重要業(yè)務(wù)應(yīng)用的技術(shù),因此,深入了解不同時期、不同 活動期間各項重要業(yè)務(wù)的實際需求及相關(guān)參數(shù)是此項技 術(shù)得以有效運用的前提。第二,要簡化Q o S技術(shù)實施的 復(fù)雜度。Q o S是一項動態(tài)的、與業(yè)務(wù)密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技 術(shù),實施策略必然要隨著業(yè)務(wù)對象、實施范圍和實施時 間的不同而有所變化。因此,自動化、可視化的Q o S實施工具能夠進(jìn)一步促使其高效、迅速地發(fā)揮作用。(上接第60頁 圖3 常見無線電業(yè)務(wù)的覆蓋范圍預(yù)測由于測試信號源的限制,我們對三種常用業(yè)務(wù)的監(jiān) 測覆蓋范圍進(jìn)行了實地測試驗證,見表5。表5 部分無線電業(yè)務(wù)實測覆蓋范圍業(yè)務(wù)類型 發(fā)射頻率MHz 發(fā)射功率W 理論覆蓋范圍 實測覆蓋范圍 數(shù)傳遙測 229.175MHz 25W/25kHz12.25km 13.6km 專業(yè)對講 163.900MHz 5W/25kHz8.7km 6.7km 專業(yè)對講5W/