基于ITU_RP_1546模型的小型无线电监测站监测覆盖范围研究

1、监测检测Monitoring & Detection59中国无线电 2011年第2期0 前言近几年来,为了更好地服务于无线电新技术和新应 用的快速发展,我国无线电管理机构加快了小型无线电 监测系统的建设。为了有效地覆盖目标区域,需要对小 型无线电监测系统进行覆盖范围预测和研究。这有利于 提高无线电监测网络的覆盖效率,在节约成本的同时充 分发挥监测设备的作用。1 小型无线电监测站小型站是用于监测V H F/UH F频段但不具备测向功能 的小型固定监测站,单站设备成本在50万元左右,远少 于A、B、C级等“大型站”标准。它的建设周期短,使 用方便,设备体积小,易于安装,主要分为天馈系统、

2、监测接收系统、电源模块、控制单元、联网系统和工控 机等部分。小型站对机房的要求低,建设周期短,建站 成本低。因此,在能够满足监测任务的情况下,我们应 优先考虑设置小型站。2 ITU-R P.1546模型国际电信联盟(ITU于2001年提出了ITU-R P.1546建议书,即30M H z至3000M H z频率范围内地面业务点 对面预测的方法,并在2003年、2005年、2007年、2009年进行了4次修改。目前,该建议书的最新版本为P.1546-4。该建议书融合并替代了ITU-R P.370、ITU-R P.529、I T U-R P.1146以及I T U-R P.616等建议书,给 出了

3、超短波频段地面业务的场强预测方法,同时在实测 数据的基础上给出了100M H z、600M H z和2000M H z三种 发射频率下,有效发射功率为1k W的发射源在不同传播 路径类型、不同的发射、接收天线高度以及几种时间、 地点概率条件下的电波传播曲线;给出了在不同发射频 率、功率等条件下对场强进行预测的方法和修正公式, 适用于超短波频段的广播、陆地移动、海上移动以及某些固定业务提供点对面的场强预测,适用距离1k m1000k m。该建议书也是进行无线电台(站电磁兼容分析 计算、国际间地面业务频率协调最常用的传播模型。3 测试分析我们可以进行实例测试分析,信号源利用警示仪的 固定发射功率,

4、参数如表1所示。表1 信号源的参数发射频率 功率高挡 功率中挡 功率低挡 信号带宽 天线增益 435.5MHz16.2W 8.48W 4.3W 25kHz 5.5dBi 615MHz9W6W1W25kHz3dBi3.1 数据的分析处理利用E S M B等接收机读到的场强数据是一个电压值U (dBV,而理论模型的计算值为场强值E(dBV/m,基于ITU-R P.1546模型的小型无线电监测站监测覆盖范围研究 浙江省绍兴无线电监测站 沈建潮摘 要根据VH F/UHF频段电波传播特性、无线电业务的发展和无线电技术设施的整体情况, 结合当地电磁传播环境,利用ITU-R P.1546传播模型对小型无线电

5、监测系统的覆盖范围进 行了仿真,估算出了常用无线电业务的监测覆盖范围。关键词:小型无线电监测系统 覆盖范围监测检测Monitoring & Detection 60中国无线电 2011年第2期根据天馈系统中关于天线因子K的计算方法,我们可以得到 理论电压值的计算公式:(1。模型理论值也可以计算出来:通过测试得到距离、 发射和接收天线高度、频率等数据,然后从相关图表中 进行内插函数计算得到预测值。3.2 实际测量我们在某监测站周边20k m范围内,按一定间距选取 6个测试点,如表2、图1所示。表2 测试点信息序号 经度 纬度 距离 地理位置 海拔 1E120°358.7 N30

6、°049.5 1.0km 昌安立交桥 18m 2E120°3538 N30°129.8 2.4km 客运中心 10m 3E120°3536.2 N30°258.2 5.0km 富恩大桥 21m 4E120°3552 N30°419.3 7.6km 富陵控股 7m 5E120°367.4 N30°523.9 9.6km 袍江立交桥 11m 6E120°3628.6N30°632.111.8km杭甬高速口7m图1 测试点示意图测得实际电波传播理论电压值如图2所示。实测数 据与理论数据之间的

7、误差情况如表3所示。图2 实际测量数据表3 实测数据与理论值之间的误差分析发射频率 (MHz 功率4.3W功率8.48W 功率16.2W平均误差 均方根误差 平均误差 均方根误差 平均误差 均方根误差 435.53.75dB 4.31 dB0.27 dB3.11 dB3 dB3.78 dB61510.96 dB11.41 dB1.46 dB3.57 dB1.72 dB5.13 dB对实际测量值和数据误差进行分析,我们可以看出:(1通过对435.5MHz和615MHz两对频率三组不同发射功率的误差分析,ITU-R P.1546的模型误差平均误 差最大为3.75(dB,均方根误差最大为5.13(d

8、B。 ITU-R P.1546模型的预测结果与实测结果比较接近。值 得注意的是,以上测试结果是在不考虑详细地形地貌数 据情况下测得。(2在发射信号源功率较低(比如小于1W、传 输距离较远(大于10k m的情况下,信号电平值会小于 监测系统和当地电磁环境的背景噪声,理论模型的预测 就会出现较大偏差。4 仿真以浙江绍兴市某一监测站为例,该站使用R&S公司 ESMB接收机,接收机灵敏度为-107.24dBm,天线为R&S公司HE500,天线离地高度为84米,海拔8米。发射信号源以常用的无线电业务典型参数进行仿真,如 表4所示。其中,常用的GSM和CDMA业务频段集中在900MHz 和

9、1800MHz附近。150MHz和450MHz的专业对讲机和车载电台 主要区别在发射功率不同,因此在进行覆盖范围分析时, 专业对讲机和车载电台的曲线根据发射功率合在一起。表4 典型无线电发射台站参数业务类型 发射频率MHz 发射功率W 天线高度m 天线增益 tG 公众移动通信 900/180010W/200kHz50m 15数传遥测 22323525W/25kHz20m 8民航通信 117.97513725W/25kHz20m 2专业对讲 150/4505W/25kHz1.5m 0车载电台150/45025W/25kHz1.5m2把自由空间作一个参考因素来计算其理论值,其 中,平均海拔为8米,

10、发射天线离地2米,市区中心监测站接收天线离地约84米,可知最大监测覆盖距离:52.5d =(2。在没有损耗的自由空间中,市区中心站对海拔2m高 的无线电台(站的监测覆盖范围为52.5k m。实际传播 模型中的监测覆盖范围距离要小于这个距离,常用无线电业务的监测覆盖范围如图3所示。(下转第69页管理信息化Management Informationization 69中国无线电 2011年第2期图3 国家无线电监测中心核心路由器至北京监测站广域网接口主要应用流量走势图(启用QoS图3是国家无线电监测中心核心路由器至北京监测 站的广域网络在启用了Q o S之后某一时间段的主要应用 流量走势图。可以

11、看到,在8:30至9:30,没有指挥调 度业务时,U/V网监测业务占据了总带宽的80%左右。 之后指挥调度业务启用,迅速占用了总带宽的60%,而U/V网监测业务所占带宽则下降到30%。可见,通过 Q o S技术,我们对关键监测业务和实时通信业务都给予 了很好的保障,有效减少了业务间相互干扰的情况。5 未来发展方向目前,Q o S技术在无线电管理信息网中已经得到了 初步应用。对于下一步的发展方向,笔者认为,第一, 要紧密与业务相结合。Q o S是一项用于保障无线电管理重要业务应用的技术,因此,深入了解不同时期、不同 活动期间各项重要业务的实际需求及相关参数是此项技 术得以有效运用的前提。第二,要

12、简化Q o S技术实施的 复杂度。Q o S是一项动态的、与业务密切相关的网络技 术,实施策略必然要随着业务对象、实施范围和实施时 间的不同而有所变化。因此,自动化、可视化的Q o S实施工具能够进一步促使其高效、迅速地发挥作用。(上接第60页 图3 常见无线电业务的覆盖范围预测由于测试信号源的限制,我们对三种常用业务的监 测覆盖范围进行了实地测试验证,见表5。表5 部分无线电业务实测覆盖范围业务类型 发射频率MHz 发射功率W 理论覆盖范围 实测覆盖范围 数传遥测 229.175MHz 25W/25kHz12.25km 13.6km 专业对讲 163.900MHz 5W/25kHz8.7km 6.7km 专业对讲456.550MHz5W/25