本站原创【摘 要 】本文通过对国际电信联盟ITU-R.1546模型进行深入研究,结合实际地理位置信息,运用三次样条差值的方法计算出较为准确覆盖边界值,从而得出无线电监测覆盖范围,之后用实际数据修正理论覆盖范围,得出较为准确的监测范围值,为无线电监测网络规划和频谱管理提供有力的参考.
【关 键 词 】ITU-R.1546模型；三次样条差值；无线电监测覆盖
Abstract：This paper Based on the research of ITU-RP.1546 model of the International Telemunication Union,to calculate more accurate coverageboundary value,using three times spline interpolation method bined with the actualgeographic location information,then modified theory monitoring coverage with actual data,the modified coverage more accurate value and provides a powerful reference for radio monitoring work planning and spectrum management.
Keyword：ITU-R.1546model；three times spline；radio monitoring coverage
1.引言
近年,无线电监测站方面提出了网格化建小型监测站,监测站的建站首要考虑的就是覆盖范围问题,进行精细化的覆盖范围计算需要以下两点[1,2]：
（1）传播模型的选择
（2）覆盖范围边界值的确定
对覆盖范围的估算就用到无线电信号传播模型,国内外对无线电监测站的监测覆盖范围较少,绝大部分研究都为无线电发射站的发射覆盖,而ITU-R P.1546就现有传播模型既可作为发射站覆盖计算亦可作为接受覆盖计算,因此本文中用ITU-R P.1546作为覆盖计算的传播模型.
覆盖范围的边界值的确定需要用传播模型结合实际地势信息来计算,具体计算方法在第二节中.
2.ITU-R P.1546传播模型
国际电信联盟（ITU）于2001年提出了ITU-R P.1546建议书,即《30Mhz至3000Mhz频率范围内地面业务点对面预测的方法》[3],并于2003年、2005年、2007年、2009年做了四次修改,目前最新建议书为P.1546-4.该建议书对超短波业务场强进行预测方法,并且给出了在实际测量数据基础上100Mhz、600Mhz、2000Mhz三类频率下,1Kw发射功率下不同传播路径类型、不同天线高度等一系列条件下的电波接收场强曲线,同时也给出了在不同发射频率、天线高度下场强修正公式.该传播模型是以距离和接收场强以曲线图表的形式给出,可根据图表推算出不同条件下的接收场强,进而可以得出损耗大小.
3.覆盖范围计算
（1）参数设置
监测站参数：监测站高度（天线高度加地理高度）；监测站灵敏度（在一定监测带宽下的灵敏度）；实际监测带宽.
被监测站参数：发射功率；发射频率；被监测站高度（GIS）返回（天线高度加地理高度）.
参数设置图如图1所示.
（2）信号覆盖边界值计算[4,5]
首先以监测站为中心,监测站正北方向为0o,每隔1o向四周做射线,如图2所示,用ITU-RP,1546模型计算每条射线上信号覆盖边界值,最后将360个边界点连接起来形成监测范围等值线.
单个方向（正北方向）上的计算过程入下：
a.GIS上取高程值
在该射线上取600个值,以监测站为中心,向北方向每隔1公里取1个高程值,作为发射机地点,即600个发射点对应的高程值,如图3所示：
b.发射点对应损耗值的计算
结合设置好的相关参数和GIS取回的高程值,用ITU-RP.1546模型就算出600个发射点在监测站处的信号损耗值.
c.距离、损耗函数拟合
步骤b中取得的距离值、损耗值,通过样条插值的方法来拟合出距离和损耗对应的函数.
d.边界值的设定
边界值的设定为LOSS等于RX（接受能够分辨的最小功率）-TX（发射功率）.
e.单方向边界的确定
将d步骤中取得的LOSS值带入c步骤中的拟合函数可求出该方向上的覆盖距离,即边界值.
将360个方向上的边界点都计算出后,将360个点拟合出闭合曲线,该闭合曲线就为监测站理论覆盖范围.
边界范围如下图4所示,左侧为报表显示,右侧为覆盖区域（两个闭合曲线分别代表着业务的上下频点覆盖）,测试地图为美国航空航天局（NASA）网站载的甘肃地区的DEM数据,下载后的数据为TIF格式,需要使用Supermap Desktop软件进行数据整理和格式转换.
4.实际数据修正
经典的理论模型对各种频率、地形都具有通用性,实际上不同城市、不同地区、不同的建筑物覆盖、不同植被覆盖对信号的传播影响是不同的[6],使用通用的传播模型来计算覆盖范围往往和实际情况差距较大,和第二节中得出的覆盖范围为理论覆盖范围,没有实际数据支撑得到的覆盖范围在准确性较差,这就需要对覆盖范围进行修正,修正数据的获取和数据应用如下所示：
（1）修正数据的获取 a.定点发射
文中第二节中取点位置为360条射线上,以正北方向0o射线为例,在射线上每隔一段距离,做定点、定频（100Mhz、600Mhz、2000Mhz）作为发射,记录下接受功率并计算出该点的损耗.
b.不定点发射
不定点发射需要准备一台路测车（GPS设备、发射设备、信号源和数据采集软件）和具有记录功能的接收机,设置好数据采集参数（GPS取点、发射频率、功率）按照规划好的路线进行路测.
（2）数据的处理和应用
a.定点发射
对于定点发射我们只需要将测试点的距离、对应的损耗作技巧论距离、损耗来拟合函数即可.
b.不定点发射
对于路测数据采集后需要做一些后期处理：
去除经纬度飞点,同一经纬度（停车时）接收功率做平均值处理,然后将同一时间记录的接收功率减去发射功率,并将对应的经纬度记录下,最后得出一个三维的数组【X,Y,Z】,X为经度,Y为纬度,Z为损耗值.
路测数据不完善时（地形限制：高山、湖泊较多）,用该值取修正第二节中信号覆盖中步骤B中的数据,修正方法如下所示：
路测数据很完善时,直接取出去Z≈LOSS （上节定义）的点,把这些点连接起来,就可以绘制出一个完全有路测数据构出的覆盖范围图.
5.GIS高山视线遮挡部分的去除
三节中结算出来的覆盖范围值为闭合曲线值,没有考虑到地形地貌遮挡,在GIS中将覆盖范围内遮挡部分去除后的显示如图5所示[7]：
6.结束语
本文基于ITU-RP.1546模型,结合监测站的实测数据,用三次样条插值的方法对覆盖边界进行计算,得出较为准确的覆盖范围.