基于ITU-R P.1546模型的监测站覆盖影响因素分析

费　伟

（国家无线电监测中心，北京 100037）



基于ITU-R P.1546模型的监测站覆盖影响因素分析

费伟

（国家无线电监测中心，北京 100037）

摘要：本文介绍了超短波监测站覆盖、ITU-R P.1546模型及其特征要素，并通过ITU-R P.1546模型特征要素分析了影响超短波监测站地域覆盖的主要因素。

关键词：ITU-R P.1546；监测站；地域覆盖；影响因素

1 引言

本文主要介绍超短波监测站覆盖的定义和ITU-R P.1546电波预测模型，并通过该模型分析了影响监测站覆盖的因素。

2 ITU-R P.1546模型

2.1 ITU-R P.1546模型简介

人们通过长期的测试、观察，归纳总结出了多种用于预测电波传播的模型，ITU-R P.1546模型是一种被ITU认可的，被广泛采用的超短波频段场强预测模型，在很多监测站规划初期，都通过ITU-R P.1546模型来对监测站的覆盖水平进行计算和评估。

2.2 ITU-R P.1546模型特征要素

图1　场强-距离曲线图

ITU-R P.1546建议书中共给出了24张100MHz，600MHz，2000MHz三个频率下的场强-距离曲线图，其中100MHz，陆地路径条件下，50％时间概率的场强-距离曲线图如图1所示。

从图1中可以看出，ITU-R P.1546模型具有以下特征要素：

（1）传播频率。图1中的传播频率为100MHz，同样，还有600MHz及2000MHz频率的曲线图，要得到其他频率下的结果，需要通过建议书给出的场强内插和外推公式来得到。

（2）发射功率。ITU-R P.1546模型中给出的1kW有效辐射功率（e.r.p.）场强值下的传播曲线。

（3）发射/基站天线高度。在ITU-R P.1546模型中，传播曲线分别考虑陆地路径和海面路径两种不同情况，海面路径和陆地路径的发射/基站天线高度取值方法不同。如图1所示，曲线中包含天线有效高度为10m，20m，37.5m，75m，150m，300m，600m和1200m等8种情况。其余发射天线高度情况需要通过内插和外推公式来得出相应情况下的场强。

（4）接收天线高度。陆地曲线给出h2对应的场强，h2值的是接收地点的代表高度，对于陆地和海洋路径，h2一般均取10m。对于其他接收高度值提供了修正方法。

除从曲线图得到的以上要素外，ITU-R P.1546建议书中还给出了城市/城郊内短路径的校正项来对城市和郊区传播情况下的场强来进行修正。

3 监测站覆盖影响因素

分析和掌握影响监测站覆盖的因素，可以帮助我们进行科学合理的监测站布点选择，节约建设成本，以最有效率的方式完成监测网建设。

3.1 频率因素

3.1.1 频率对地域覆盖的影响

无线电台站的发射频率是影响监测站覆盖的主要因素之一，同一监测站对150M对讲机和800M对讲机覆盖对比表如表1所示（注：监测系统灵敏度：-99dBm/10kHz监测天线距地面高度：87m）。

通过表1可以发现，无线电台站发射频率越高，监测站对此类台站的覆盖范围越小。

表1　150M对讲机基站和800M对讲机集群覆盖对比表

3.1.2 模型分析

从ITU-R P.1546建议书所给的场强-距离曲线图中能清楚看到，不同发射频率的曲线曲率不同，发射频率越高，同一传播距离上的场强值就越低。

图2　100MHz和2000MHz场强-距离曲线图

3.2 功率因素

3.2.1 功率对地域覆盖的影响

无线电台站的发射功率大小直接影响到无线电波的传播距离。同一监测站对不同功率下的400M对讲机覆盖对比表如表2所示（注：监测系统灵敏度：-99dBm/10kHz监测天线距地面高度：87m）。

表2　25W和10W发射功率400M对讲机基站覆盖对比表

通过表2可以发现，无线电台站发射功率越高，监测站对此类台站的覆盖范围就越大。

3.2.2 模型分析

ITU-R P.1546模型中给出的1kW e.r.p.场强值下的传播曲线，计算其他发射场强时，可将1kW e.r.p.的场强转换成等效的基本传输损耗，以下公式给出了与特定场强相等的基本传输损耗

对同一发射台站，发射功率越大，发射场强折算的传输损耗越小，覆盖范围越大。

3.3 监测天线高度

3.3.1 功率对地域覆盖的影响

监测站的接收天线高度对监测站的覆盖范围有着直接影响。同一监测站使用不同高度的接收天线对400M对讲机基站覆盖对比表如下表3所示（注：监测系统灵敏度：-99dBm/10kHz）。

表3　不同高度接收天线对400M对讲机基站覆盖对比表

从表3可以看出，在同样环境及设备条件下，监测站的监测天线高度越高，监测站的覆盖范围就越大。

3.3.2 模型分析

ITU-R P.1546模型中的发射/基站和接收机/移动台与实际的发射机和接收机没有对应关系。有效高度更高的终端作为“发射/基站”。一般情况下，监测站天线高度高于台站天线，应以监测站作为“发射/基站”。从图1中可见，“发射/基站”天线高度h1越大，同一传播距离上的场强值越大，覆盖范围越大。

3.4 地形因素

3.4.1 地形对地域覆盖的影响

监测站周边的地形对监测站的地域覆盖有着重大的影响，相同条件的监测站在山区地形与平原地形下的地域覆盖对比图如图3所示。

图3　山区与平原地域覆盖对比图

山区地形环境下，监测站的地域覆盖水平急剧下降，不及平原环境下的十分之一。

3.4.2 模型分析

ITU-R P.1546模型中，“发射/基站”天线的有效高度heff定义为从“发射/基站”天线到接收/移动台天线的方向上3～15km距离之间，超出地面平均水平的天线高度：

图4　确定发射天线高度图

其中，d≥15km时，h1= heff。d＜15km时，h1为0.2d与d之间平均地形上的天线高度。

山区地形下，监测站附近的地面平均水平高度远高于平原环境。同样架设高度的天线，“发射/基站”天线的有效高度远低于平原环境。因此，监测站的地域覆盖范围远小于平原环境。

4 结束语

在监测网规划中，充分考虑各方面因素对监测站覆盖的影响，合理布局，才能最大效益的发挥监测网的能力，支撑新时期经济社会发展和国防建设。■

参考文献

［1］ R-REC-P.1546-5-2013，2013

［2］ 吴伟陵，牛凯.移动通信原理.北京：电子工业出版社，2005

［3］ 周洪顺.频谱监测手册，北京：人民邮电出版社，2005

［4］ 沈建潮.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［J］.中国无线电，2011

［5］ 牛刚.影响VHF/UHF频段固定监测站覆盖的因素［J］.中国无线电，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

中图分类号：TN92

文献标识码：A 文章编码：1672-7274（2016）06-0050-03

作者简介：费 伟，工程师，就职于国家无线电监测中心无线电监测处，主要研究超短波监测网规划、超短波监测一体化等。