中波应急广播覆盖网构建方案

张 燕

（浙江省中波发射管理中心江山广播转播台，浙江 衢州 324100）

0 引言

在当前日益复杂多变的社会环境中，各种突发事件频发，如自然灾害、公共卫生危机等，对应急通信系统的可靠性和效率提出了更高的要求。中波应急广播作为一种重要的信息传播手段，具有覆盖范围广、抗干扰能力强的特点，因而在应对突发事件、保障公众安全方面发挥着不可替代的作用。然而，传统中波应急广播系统的构建存在一系列技术挑战，如信号覆盖范围有限、抗干扰性不足等问题，迫切需要深入研究和技术创新以提高其应急响应水平。在这一背景下，本文针对中波应急广播系统的构建问题展开深入研究，通过对中波频段的特性进行详细分析，探索新的广播覆盖网构建方案，以提高系统的覆盖范围和稳定性。同时，结合先进的调制解调技术和功率控制策略，着眼于克服信道传播中的多路径效应和信号衰减，增强系统的抗干扰性。通过地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术的引入，优化中波发射台的布局，进一步提升应急广播的整体性能。本研究的成果有望为中波应急广播系统的建设提供技术支持，为提高突发事件应对能力、强化公共安全保障提供新的解决方案。

1 中波频段特性分析

1.1 中波频段概述

中波频段，广义上指的是300 kHz～3 MHz的频率范围，是电磁谱的一部分。该频段电磁波在大气中的传播具有一系列独特的特性。中波频段具有较好的地面传播能力，能够在地球曲率的影响下实现较远距离的传播。其信号穿透能力强，穿越建筑物和地形障碍物的能力相对较高，使其在城市和山区等复杂地理环境中具有广泛的应用潜力[1]。

中波频段在频谱利用效率方面表现优越。由于波长适中，天线尺寸适中，因此中波天线的制造和安装相对容易，有助于降低系统建设成本。这一特性使得中波频段成为应急广播系统的重要选择，特别是在资源受限、需要迅速部署的应急场景下。

1.2 信号传播特性

中波频段信号的传播受多种因素的影响，其中大气条件、地形和频率选择性衰减是影响中波信号传播的重要因素。在大气条件方面，中波频段的信号与地表反射和电离层反射等相互作用，形成多路径传播[2]。这种多路径效应在一定程度上增加了信号的传播距离，但也容易引发信号的混叠和多径干扰，因此需要采取相应的技术手段进行抑制。

地形对于中波信号传播也有显著的影响。山脉、建筑物等地形障碍物会导致信号的阻挡和散射，进而影响信号的覆盖范围和强度分布。针对这一问题，需要通过地形分析和信号传播模型的建立，优化中波发射台的布局，以提高信号的覆盖效果。

1.3 中波频段在应急广播中的适用性

中波频段在应急广播中具备一系列优越的适用性。中波频段的信号传播范围较广，适用于大范围的信息传播需求。中波信号对于恶劣天气条件的适应性强。即便在强风雨等极端气候条件下，中波信号仍然能保持相对稳定的传播特性，为应急广播提供稳定的通信保障。中波频段在频谱利用和天线设计方面的优势，使其能够在资源受限的情况下，迅速搭建应急广播系统。这种快速部署的特性使得中波应急广播在灾害发生后的紧急通信中发挥着不可替代的作用[3]。

2 广播覆盖网构建方案

2.1 GIS技术在广播系统中的应用

GIS技术在中波应急广播系统中的应用涉及空间数据处理、地理分析和智能决策，旨在提高系统的精确性和智能化。GIS可用于构建数字地图数据库，整合地形、建筑物分布等数据，为中波发射台选址提供科学依据。该过程中，GIS以图层形式储存各类地理信息，包括地形高程、建筑物高度及植被覆盖等[4]。通过地理分析，系统可以获取每个地点的地形特征，包括海拔高度、坡度等，从而量化地形对信号传播的影响。

2.2 中波发射台布局优化

中波发射台布局的优化涉及地理信息分析、数学模型和仿真算法，旨在实现信号的最优覆盖。通过GIS技术分析地形、建筑物和人口密度等数据，确定合理的发射台位置。GIS技术以图层形式储存各类地理信息，通过叠加分析，系统可以综合考虑地形、建筑物和人口等多方面因素，为发射台选址提供科学依据。

布局优化需要考虑发射台之间的距离和角度，以实现信号的最大覆盖范围。数学模型和仿真算法在此发挥关键作用，通过建立传播模型和考虑不同频点和功率的信号传播，选择最优的发射台配置方案。这些算法可以基于数学模型，考虑传播路径、地形障碍物等因素，通过数值优化方法找到最佳的发射台布局，以实现信号的全面覆盖。针对中波信号的多径传播特性，布局优化需要考虑信号相位和幅度的调整。通过引入相位控制和功率均衡策略，系统可以在考虑多径效应的同时，最大限度地提高信号的一致性和稳定性，以进一步提高系统的适应性。

2.3 信号覆盖范围和稳定性的提高

提高中波应急广播系统的信号覆盖范围和稳定性，涉及功率控制、调制解调技术以及多径干扰的处理。通过动态功率控制策略，系统可以根据GIS获取的地理信息和实时环境数据，实现对发射功率的实时调整。这样的策略使得系统能够根据环境变化，动态地调整信号的强度，确保信号在不同地理条件下具有一致的传播效果。基于先进的调制解调技术，系统能够根据实际传播环境选择合适的调制方案。通过监测信道状况，系统可以自适应地调整调制参数，以适应不同的传播环境，提高系统的抗干扰性和传输效率。这种技术手段通过优化信号的调制方式，使其更好地适应复杂多变的信道环境。

为应对多径传播引起的信号衰减和混叠问题，引入相位调控和接收天线阵列技术非常必要。相位调控通过调整信号的相位，减小多径干扰的影响，提高信号的传播质量。接收天线阵列技术通过空间分集的方式，消除多径传播引起的信号衰减和混叠问题。接收天线阵列由多个天线元素组成，各天线元素接收到的信号经过相位调整后，合成一个更加稳定、清晰的信号。在接收端恢复原始信号，从而降低多径传播引起的信号衰减和混叠。编码技术包括卷积编码、Turbo编码等，能够提高信号的纠错能力和抗干扰能力，消除多径传播引起的信号衰减和混叠，并调整数据传输速率，使用多个天线元件来接收信号，从而减小多径效应对信号的影响，提高信号的相干性和一致性。

3 中波应急广播覆盖网案例

3.1 案例背景

截至2022年6月底，某省已建成包括1个省级应急广播指挥调度综合平台、16个市级和107个县（市、区）级应急广播管理平台在内的中波应急广播覆盖网。全省已部署应急广播终端近19万个，覆盖行政村（社区）1.6万多个，终端平均在线率87%以上。这一网络的建成，实现了省—市—县—乡镇—行政村的上下贯通、互联互通，应急广播终端行政村全覆盖的目标。尽管中波广播技术相对成熟，但在实际应用中仍可能遇到信号传输不稳定、覆盖范围有限等技术问题。特别是在复杂地形或建筑物密集区域，信号可能会受到干扰或衰减，影响广播效果。

3.2 应对措施

为了应对这一挑战，该省开始构建中波应急广播覆盖网以便在紧急情况下迅速传达政府指令、发布预警信息、指导大众自救互救[5]。在构建中波应急广播覆盖网的过程中，该省注重顶层设计，坚持高起点建设，通过完善技术标准、开展测试验收、建立评价体系等措施，确保应急广播体系建设的标准化、规范化。应急广播平台工程验收包括施工质量验收、平台功能验证及性能测试、工程文件验收和平台验收等内容。验收流程应按照设备配置检验、施工质量检验、技术测试等顺序进行。由国家广播电视总局广播电视科学研究院技术人员组成的测试小组对平台系统功能及指标进行验收测试。同时，该省还注重严格规范运维管理，坚持高标准管理，通过强化目标考核、加强制度建设、开展演练培训、统一运维管理等手段，提高应急广播的运维能力和管理水平。

3.3 应用效果分析

通过注重整体规划与战略布局，并坚持高起点建设标准，该省成功制定了全面的应急广播体系建设方案，采纳了国际先进的应急广播技术标准。通过完善技术标准体系和强化技术研发与创新，该省制定并实施了10余项应急广播相关技术标准。国家广播电视总局发布了多项应急广播相关技术标准，包括《应急广播系统总体技术规范》《应急广播平台接口规范》《应急广播消息格式规范》等，并投入超过1 000万元的研发资金用于提升广播传输和接收技术，有效提升了应急广播的技术水平。通过建立严格的测试验收机制和定期开展性能评估与维护，该省确保了所有广播设备和系统的正常运行。数据显示，每月进行的设备性能检查确保了99.9%的设备正常运行。通过制定综合评价指标体系和定期发布评价报告与改进建议，该省不断对应急广播体系进行优化和完善。在多次紧急事件中，应急广播成功传达了政府指令和预警信息。应急广播作为国家政策宣传、应急管理、社会治理和精神文明建设的重要基础设施，其目的是打通信息发布的“最后一公里”，实现精准动员，将雨情、汛情及避灾路线、救灾聚集点等信息通知给全乡各村（社区）居民，成功转移受灾民众，指导民众自救互救，有效提升了应急响应速度与效率，为很好地应对社会突发事件及自然灾害提供了有力保障。

4 结语

本文分析了中波频段的特性，提出了一种创新的中波应急广播覆盖网构建方案。结合GIS技术，优化中波发射台布局，提高了应急广播信号的覆盖范围和稳定性。通过实例验证了所提出构建方案的可行性和效果，能够为中波应急广播系统的建设提供有力的技术支持，为应对突发事件提供可靠的通信保障。