高山地形下无线电监测站覆盖范围研究

关键 词 ：覆盖范围 模型校正
仿真
无线 电监测站
线 电传 播 往 往 与 站 点 所 处 的 位 置 和 环 境 密 切 相 关 ． 所
０ 引 言
以在复 杂的地形 环境 下， 需要 有针 对性地 对传统 模型 进 行校 正 ， 以符 合 站点 所处 的环境 要求 ． 得较 为贴近 于 获
示出站点在各个方向上所能覆 盖的距离 。 以及中间可能出现 做 了修正 。它适用于小 区半径大干 １ ｍ的大区制系统 ｋ 的覆盖空洞， 为无线电管理工作提供决策支持和参考。
不适合覆盖 距离不到 １ ｍ的个 人通信 系统 ，在公众移 动 ｋ 通信研究 中使 用较多 ．讨论较 为充分 ，故本文着重考虑
一
个覆 盖 距离值 ； 或者 是经 过 大量 的测 试确 定一 种典 型环 境 Ｐ １ ４ 建议 书为我们提供 了建 立在大量实验数据统计分 ６ ５
源自文库
下的修正模型公式 ． 得出的覆盖范围很多都是一个 以监测站 析基础之上的场 强预 测数据和推测 方法 。ＩＵ Ｒ ６ Ｔ － Ｐ １４ ５ 点 为中心 的实心圆 各个方向都一样 估算比较粗略 。 这种 建 议 书 没 有 提 供 经 验 公 式 ．而 是提 供 了一 组 传 播 曲 线 和
／ ＋Ｏ１２ ） ２ ５ Ｑ
‘ ’
（０ ｍ￣ｄ Ｏ ｍ） ３ ｋ ＞ ＞ｌ ｋ ；
Ｌｒｐ（ ｐ。 斜坡）（Ｂ ：Ｌｒｐ（ ｄ ） ｐ 市区） 。
ｌ ＋１６ × Ｏ４ （ ．１３ｄ－ ．２ ７ １－ Ｏ 一 ００ １３ ０ １ ）Ｑ ｄ ４
Ｉ （０ｍ＞ｄ Ｏｍ）： ６ｋ ＞３ ｋ
ｆ￣ ３００Ｍ Ｈｚ ＜ ；
厂 Ｌ ｒｐ（ ｐｏ 斜坡）（Ｂ ＝Ｌ ｒｐ（ ｄ） ｐ ｏ 市区）
Ｉ ＋ ．×０ Ｑ＿ ． ５ ３５ １～ ２ ０２ Ｑ ３
（ｋ ＞ ） １ ｍ￣ ： Ｏ ｄ
ｐ ｐ 斜坡）（ ） Ｌｒ （ ｌ Ｌｒ （ ｏ ｄ ＝ ｐ ｐ 市区） Ｂ ｏ
Ｊ＋（５ １－ ＋ ５ １。） （０１５ ７ ×０３ ２７×０ Ｑ一 ｏ １ ｄ ． ｄ 。 ． ２
４７ Ｉｇ ） ８ ３ １ ｆ ６ ．８（ ｆ ＋１ ．３ｏ ｏ 。 ｇ －３
（ ） ４。
（） 陵地路径损耗公式为： ４丘
Ｌ ｒｐ（ 陵 ）（Ｂ ＝Ｌｒｐ（ 区 ） ｐｏ 丘 ｄ ） ｐｏ 市
＋５ ３ ４（ ｇ ｈ ．６ １ ） ｏ 一４ ２ １ ／ ｈ ２ ４ ．３ｏ １ 一 ３ ｇ
式（） ｈ ６中： 为丘陵地形 的起伏高度（ ， 是自接收点 ｍ） 向发射点延伸１ ｋ Ｏ ｍ范围内， 形起伏的９ ％与１％处的高 地 Ｏ Ｏ 度差 ． ０ ｍ￣／ｈ Ｏ ５ ０ ＞ １≥１ｍ。 （） ５ 斜坡地形路径损耗公 式为 ：
（）． １
（ ）市 区路径 损耗 公式为 ： １
监 测 检 测
Ｍｏｎｔ ｉｇ ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｉ ｎ ｏｒ ｔｃｉ ｏｎ
高 山地形下无线 电监测站覆盖范 围研究
■ 重庆市无线电监测站 池彬 刘晓晶 重庆市 电信规划设计院 聂君 重庆通信学院 张洪顺
摘 要 ：文 章 主要 阐述如 何使 用移 动通 信 的仿真 工具 和方 法对 无线 电监 测站 的覆 盖范 围进 行研 究—— 先对传播模型进行校正 ，再使 用校正后 的模型对监测站 的覆盖范 围进行仿真 力求使监 测覆盖的 估 计更加精细准 确。
技 术 ． 无 线 电监 测 站 的覆 盖 范 围进 行 研 究 。 对 正 。 文 以 重 庆 典 型 的高 山环 境 为 例 进 行 分 析 。 本
覆 盖范 围研 究方 法
２ １传统模 型 ．
监测站 覆盖情况 的仿真根 据不同的频段和不 同类型
随 着我 国无 线 电设备 生产 与 使 用 的急 剧 增 长 ． 无线 电 的 发 射 台应 选 择 不 同 的模 型 ． 目前 采 用得 较 多 的有 Ｅ Ｉ ｇ
式 中 ：ｆ 为频 率 （ Ｍ ＨＺ
１ ００ Ｈｚ． ５ Ｍ
范 围 从 １ ０ 到 Ｍ ＨＺ ５
为正斜坡 坡度 角为Ｏ ； ＞Ｏ 反之为负斜坡， 坡度角为Ｑ 。 ＜Ｏ
当Ｏ＞ 时： Ｏ
ｈ为基 站有效天线高度 ，３ ｍ￣ ２Ｏ ０ ｌＯ ｍ； Ｊ ｈ 为移动 台有效天线高度 ，１ ｍ到１ｍ； Ｏ ｄ —Ｒ 为Ｔ 距离 （ｍ） ｋ ａ（ ｈ ）为有效移 动天线修 正因子 是覆盖 区大小 的 函数 。 ①对于 中小城市 移动天线修正 因子为 ：
监测站的覆盖范 围一直是无线电管理工作人员非常关 实 际 的 覆 盖 能 力 。 进 行 模 型 校 正 之 前 需 要 对 复 杂 的 在 心 的一个 问题 ． 文章通过引入公众移动通信的仿真方法和 地 形 地 貌 环 境 进 行 归 类 ， 对 每 一 种 地 形 进 行 模 型 校 再
６Ｑ ４ （ ＞３ ｋ ｄ ０ ｍ） 。
ｌ
当２ｋ ｄ ｌｋ 时； ０ｍ＞ ＞ Ｏｍ
ｌ ｐ ｐ（ 区）（ ） Ｌｒ 市区） Ｌｒ 郊 ｏ ｄ ＝ ｐ ｐ（ Ｂ ｏ
一
（ ）水陆混合地形路径损耗公式为 ： ６
使 用 水 面 距 离 ｄ 和 台 间 距 离 ｄ 比值 （ ｓ ｄ 来 表 ｓ 的 ｄ／ ）
２传播模型
在 使 用 仿 真 软件 进 行 覆 盖 距 离计 算 之前 ． 要 选 需 择 合 适的传 播模 型 。 对于 类似 重庆地 区的复 杂地 形． 无
Ｏ ｕ －Ｈ ｔ模型 ，在此模型的基础上进行高山环境 的 ｋ ｍｕａ ａａ ｒ
模 型校 正 。
Ｏ ｕ ｒ— ａａ ｋ ｍｕａ Ｈ ｔ的应用频率在１０ ｚ ０ ９０ ｚ ＭＨ ￣ １２ ＭＨ 之间 ５
（ ） ３ ；
Ｌ ｒｐ（ ｐｏ 农村准开阔地 ）（Ｂ ＝Ｌ ｒ 市区） ｄ ） ｐｏ ｐ（
－
Ｌｒｐ （ 陆 ） （Ｂ ＝Ｌ ｒｐ （ 区 ） ｐｏ 水 ｄ ） ｐｏ 市
＋ （ １ ７ － ３ ４ ） （ｓ ） 一 （ ２ ９ ｄ ０． ５ ｄ Ｉ １ ｄ ／ｄ － ０．７ ３
厂 Ｌｒｐ （ ｐｏ 斜坡 ） （日 ｄ ）＝Ｌ ｒｐ （ 区Ｊ ｐ ｏ 市 ｌ＋５ ０ Ｑ ～０ １Ｑ １ Ｘ ５ （Ｏｍ＞ｄ ； １ｋ ）
（） 区路径损耗公式为： ２郊 厂Ｌ ｒｐ（ 区）（Ｂ ＝Ｌ ｒｐ（ 区） ｐｏ 郊 ｄ ） ｐｏ 市
ｌ ｐ ｐ（ Ｌｒ 斜坡） （ ）＝ ｐ ｐ（ ｏ ｄ Ｂ Ｌｒ 市区） ｏ
Ｌ ｒｐ（ 村 开 阔地 ） （Ｂ ＝Ｌ ｒｐ（ 区 ） ｐｏ 农 ｄ） ｐ ｏ 市
－
Ｉ ． ２ （ ｓ ｄ 一１ ． ５ （ｓ ｄ － １５ ｄ／ ） ８ ２ ｄ／ ） ９ （ ０ ｍ＞ｄ ： ３ｋ ）
４ ７ Ｉｇ ） ８３ １ ｆ ０ ９ ． ｏ ｆ ＋１ ．３ｏ 。 ８（ 。 ｇ －４ ．８
＋ １ ． ７ （ｓ ｄ ０ ８ ） ｄ／ ）
（ ０ ｍ＞ｄ ０ ｍ） ６ｋ ＞３ ｋ
Ｌｒｐ （ 陆 ） （Ｂ ＝Ｌ ｒｐ （ 区 ） ｐｏ 水 ｄ ） ｐｏ 市
＋ １ ． ３ （ ｓ 一２ ６ （ｓ ） ８ ｄ／ｄ） ２ ７ ３ ｄ ／ｄ
（ 丘陵地修正）
（） ５；
ｌ ｐ ｐ（ Ｌｒ 斜坡） （ ）＝Ｌｒ 市区）＋ ．１ ｏ ｄ Ｂ ｐ ｐ（ ｏ ００Ｑ
一
０８ Ｑ
（ ＞６ ｋ ｄ ０ ｍ） 。
ａ（ ）（Ｂ ＝３ ２（ ｇ １７ ｈ ） ４ ９ ， ｈ ｄ ） １ １．５ Ｌ ．７ ｏ
ｆ￣ ３ 。 ００Ｍ Ｈｚ ＞ 。
当Ｑ Ｏ ： ＜ 时
覆 盖 范 围的估 算 已逐 渐不 能满 足 无线 电管理 的需要 ， 由此 笔 在 不 同 功 率 、不 同 条 件 下 对 场 强进 行 预 测 的修 正 方 法 。
者考虑引入移动通信 中的覆盖仿真 ． 对每一个站点， 用仿 Ｏ ｕ — ａａ 使 ｋ ｍｕａ Ｈ ｔ模型是根据测试数据统计分析得到的经验 ｒ 真软件结合站点附近的地形地貌进行链路预算， 在地图上显 公 式 ． 以市 区传 播 损 耗 为 标 准 ，在 此 基 础 上 对 其 他 地 形
环境日益复杂． 无线电管理工作精细化的需求也越来越强．
模 型、Ｉ — ６ Ｔ Ｒ Ｐ １４ 模型 和Ｏ ｕ ｒ— ａ 模型等。Ｅ ｌ Ｕ ５ ｋｍｕａ Ｈ ｔ ａ ｇｌ 模
网格化 无线电管理等概念越来越受到重视。 以往 对监测站 型是一种简化 的传播模型 ，用计 算机实现时其计算速 度 覆盖范围的研究． 或者是经过仿真计算． 出某种环境下的 快 但不适用 于坡面起伏很 大的地 区。国际 电联 的ｌ Ｕ 得 —Ｒ Ｔ
２［ ｇ（／ｄ ３ ） ＋ｏ ５ｄ ２ １ ｆ （＋ ８ ］ ｏ ｏ ．４ 一１ １ ６
当１ｋ Ｏ ｍ≥ｄ ｋ ≥１ｍ时 。
示 ，当水面位于移动 台一方 时 ： Ｌｒｐ （ ｐｏ 水陆 ） （Ｂ ｄ ）＝Ｌ ｒｐ （ 区） ｐｏ 市
－
（） ３ 农村开阔地 开阔地路径损耗公式为 ： 准
ａ （ ） （ ） ＝ （ １ ｇ 一０７ 一 （．６ｇ 一 ．） ｃ Ｂ １ Ｉ Ｌ ．） ｏ １５１ｆ ０８ ｏ￣ ② 对 于 大 城 市 （ 筑 物 平 均 高 度 大 于 １米 ） 修 正 因 建 ５ ，
子为：
ａ（ ）（Ｂ ＝８ ２ １ｇ ． ｈ ） ｈ ｄ ） ．９（ １５ －１１ ｏ ４ ．．
Ｌｒｐ（ 陵 ）（Ｂ ＝Ｌ ｒｐ（ 区 ） ｐｏ 丘 ｄ ） ｐｏ 市
＋１９ Ｉ ｈ ．２（ ｇ ） ．ｌ ｈ １ ９ ｏ 一１ ６ｏ ５ ｇ ＋ｌ ． ６
和地 形条件等 因素分 别以校正 因子 的形式进 行修 正 。模
型公式如 下 ：
（ 陵地 微 小修 正 ） （） 丘 ６。
Ｌ Ｏ （ 区 ） （ ＝６ ． ５４２ １ Ｉ ｆ一 ｒ 市 Ｐ Ｐ ｄ Ｂ） ９ ５ ６． ６ Ｏｇ －
１ ２ ｇ ｂ ３ ８ １ ｈ —ａ （ ＋ （４ ９ ｏ ｈ） ４ ． —６ ５ １ｇ ｂ ｏ ｄ ． ５ ｈ ）Ｉ ｏ ｇ
斜坡地形系指在５ ｋ ｋ ｍ～１ Ｏ ｍ内倾斜的地形。 以平均坡 度角Ｑ为自变量 ， 若在电波传播 方向上 ， 地形逐渐 升高， 称
ｌ一 ［ｇｆ ２） 一 ． ２ １ （ ８］ ５ ｏ ｏ ４ ／
（） ２
当 ≥ ｏｍ ： ｄ ２ｋ 时
（） ４ ４４５ ＋ ５ １－ （． ｄ ９５ ８ ＜ －（ ０ｄ ５９）× Ｏ４ 一 ２４ 一 ） Ｑ ５
ｌ×１ Ｑ ０
＋ １． ３８１× １ － Ｑ 一 ０ Ｏ２
．
Ｉ ｐ ｐ 郊区）（ ） Ｌｒ （ Ｌｒ （ ｏ ｄ ＝ ｐ ｐ 市区） Ｂ ｏ
一２［ ｇ（／ ６ — ｄ ］ １ ｆ （８ ２ ） ＋ｏ５ （ ｏ 一１ ． ｏ ｏ ．４ｄ 一１ ） ０８
（０ ≥１ｋ ３ ≥ｄ Ｏｍ） ：
ｌ ｐ ｐ（ Ｌｒ 斜坡） （Ｂ Ｌｒ 市区） ｏ ｄ ）＝ ｐ ｐ（ ｏ
（ 扩 展 ￣ ３ Ｏ ＭＨ ） 距 离 为 １ｍ到 １０ ｍ 间 ．天 线 可 ｌ０ Ｏ ｚ Ｊ ｋ Ｏｋ 之
３ 中 无 电 ｏ 第 ８ 国 线 ２】 ７ Ｉ 期 年
监 测 检 测
Ｍｏｎｔ ｉ ｇ ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｏｒ ｉ ｎ ｔｃｉ ｏｎ
高度在３ ｍ￣ １ ０ ｍ 间。 ０ ｌＯ ０ 之 Ｊ 其特点是 ： 以准平坦地 形大城市 市 区的中值场强或 路径损耗 作 为参 考 ，对 其他传 播环境
（ ＞６ ｋ ｄ ０ ｍ） 。
中 无 电２１ ７ ９ 国 线 ０年 期 １第 ３
监 测 检 测
Ｍｏｎｔ ｒｎ ＆ Ｄｅ ｅ ｔ ｉ ｉｇ ｏ ｔｃｉ ｏｎ