1引言最低可用場強(qiáng)是指在只存在自然干擾和人為干擾,不存在同頻、鄰頻電臺(tái)干擾的情況下,為獲得滿意的接受質(zhì)量所必需的最小信號(hào)場強(qiáng)。存在自然干擾和人為干擾,同時(shí)存在同頻、鄰頻電臺(tái)干擾的情況下,為獲得滿意的接受質(zhì)量所必需的最小信號(hào)場強(qiáng)稱為可用場強(qiáng),我國模擬電視的可用場強(qiáng)采用簡化相乘法。在欲收發(fā)射站的周圍,欲收場強(qiáng)等于或大于可用場強(qiáng)的區(qū)域,即為欲收發(fā)射站的服務(wù)區(qū),也稱覆蓋區(qū)。服務(wù)場強(qiáng)等于可用場強(qiáng)的點(diǎn),就是發(fā)射臺(tái)的服務(wù)邊界。覆蓋區(qū)有三種計(jì)算和表示方法:等場強(qiáng)曲線法和不等場強(qiáng)曲線法和網(wǎng)格計(jì)算法(也稱象素計(jì)算法)。2等場強(qiáng)線表示法這種方法的步驟為:a)以欲收發(fā)射機(jī)所在的位置作為參考點(diǎn),使用簡化相乘法計(jì)算出該位置上指定的地點(diǎn)概率(例如50%)的可用場強(qiáng)Eu;b)計(jì)算在欲收發(fā)射機(jī)各個(gè)方向上服務(wù)場強(qiáng)E=Eu所能夠達(dá)到得覆蓋距離;c)把各個(gè)方向的覆蓋距離連接起來,就形成一個(gè)閉合等場強(qiáng)曲線,該曲線所飽含的區(qū)域就是欲收發(fā)射臺(tái)的覆蓋區(qū)(地點(diǎn)概率50%);d)為進(jìn)一步精確表達(dá)這個(gè)覆蓋區(qū)的服務(wù)狀況,圖1等場強(qiáng)線表示法可以選定不同的地點(diǎn)概率如70%、90%、95%、99%等,使用上述a)、b)、c)步驟,分別計(jì)算出不同地點(diǎn)概率的等場強(qiáng)曲線。該方法是一種簡便的方法,是用欲收發(fā)射機(jī)所在的位置作為參考點(diǎn),計(jì)算出該點(diǎn)的可用場強(qiáng)Eu,用這個(gè)可用場強(qiáng)Eu不能真實(shí)代表欲收發(fā)射機(jī)其他發(fā)射方向邊界上的可用場強(qiáng),因此不能保證邊界上和邊界內(nèi)每一點(diǎn)多能滿足各個(gè)干擾機(jī)的保護(hù)率的要求,因此我國采用的方法是不等場強(qiáng)曲線法。3不等場強(qiáng)線表示法根據(jù)可用場強(qiáng)的定義,發(fā)射臺(tái)某個(gè)方向上的覆蓋距離是由在這個(gè)方向服務(wù)場強(qiáng)等于可用場強(qiáng)的條件決定的。這里所講的可用場強(qiáng)不是發(fā)射機(jī)所在地點(diǎn)的可用場強(qiáng),而是在發(fā)射機(jī)覆蓋邊緣上的可用場強(qiáng)。這樣確定的覆蓋區(qū),可以保證在其邊緣上E≥Eu。按照這種方法,覆蓋區(qū)的具體做法如下:a)在欲收發(fā)射機(jī)周圍確定若干方向,做為計(jì)算覆蓋距離的依據(jù)。確定的方向越多,覆蓋區(qū)的計(jì)算約精確,但工作量較大,我國在80年代進(jìn)行模擬電視規(guī)劃時(shí),由于受到當(dāng)時(shí)得技術(shù)條件得影響,實(shí)際取了8個(gè)方向(以正北為0度,每45度一個(gè)),目前由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,一般取36個(gè)方向(以正北為0度,每10度一個(gè));b)沿每個(gè)方向,先設(shè)定一個(gè)預(yù)期的服務(wù)距離R1(可使用服務(wù)場強(qiáng)等于最低可用場強(qiáng)的點(diǎn)),在這點(diǎn)上計(jì)算可用場強(qiáng)Eu,并計(jì)算服務(wù)場強(qiáng)E。c)檢查服務(wù)場強(qiáng)與可用場強(qiáng)的差,△E=E-Eu如△E>0,則沿同一放射線,再設(shè)一個(gè)服務(wù)服務(wù)距離R2>R1,重新計(jì)算E和Eu;如△E<0,則沿同一放射線,再設(shè)一個(gè)服務(wù)服務(wù)距離R2<R1,重新計(jì)算E和Eu。d)如此反復(fù)c)步,到服務(wù)距離Rk,使△E→0(即小于一個(gè)給定值,如0.03的dB),則在該方向上的覆蓋距離R0=Rk。e)沿所有方向求得R0值,把所有的的R0端點(diǎn)連接起來成一個(gè)閉合曲線,則此曲線內(nèi)所有的面積即為發(fā)射機(jī)的覆蓋區(qū)。這樣得到的覆蓋區(qū)其邊界上每一個(gè)點(diǎn)的服務(wù)場強(qiáng)是不等的,因此叫做不等場強(qiáng)曲線的覆蓋區(qū)。但是只要所取得方向夠多,則在邊界上每一點(diǎn)都能滿足條件E=Eu;在這樣的服務(wù)區(qū)內(nèi)則可以保證E≥Eu,因?yàn)樵绞勤吔瞻l(fā)射機(jī),服務(wù)場強(qiáng)升高越快,而干擾場強(qiáng)變換較為緩慢。4網(wǎng)格計(jì)算法網(wǎng)格計(jì)算法的原理是以欲收發(fā)射機(jī)為中心,做一個(gè)預(yù)期的服務(wù)距離R0長度2倍的正方形(邊場為2×R0),將這個(gè)正方形分割成多個(gè)足夠小的方格,方格的大小的下限與數(shù)字地理地圖的精度有關(guān),一般取100m×100m到1000m×1000m。做如下計(jì)算:a)以每個(gè)方塊中心點(diǎn)為參考點(diǎn),計(jì)算其欲收服務(wù)場強(qiáng)E;b)如果欲收服務(wù)場強(qiáng)E小于最低可用場強(qiáng)Em in,將這個(gè)方塊標(biāo)記為A;c)如果欲收服務(wù)場強(qiáng)E大于等于最低可用場強(qiáng)Em in,在計(jì)算所有干擾發(fā)射機(jī)的有害場,使用選定的多重干擾合成方法(例如功率和法、簡化相乘法等),計(jì)算參考點(diǎn)的可用場強(qiáng)Eu;當(dāng)Eu≤E將方塊標(biāo)記為B;當(dāng)Eu(E將方塊標(biāo)記為C;d)將每個(gè)小方塊進(jìn)行上述a)、b)、c)步驟處理;e)則所有標(biāo)記為A的方塊集合為小于服務(wù)場強(qiáng)的區(qū)域,標(biāo)記為B的方塊集合為覆蓋區(qū)域,標(biāo)記為C的方塊集合為由于干擾而達(dá)不到服務(wù)質(zhì)量的區(qū)域。只要分割成多個(gè)足夠小的方格,這樣得出的覆蓋區(qū)十分精確,同時(shí)還能直觀的看出由于干擾而達(dá)不到服務(wù)質(zhì)量的區(qū)域。但是這種方法計(jì)算的工作量巨大,以現(xiàn)有得高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算,一個(gè)覆蓋區(qū)大概要幾分鐘到幾十分鐘(根據(jù)地形數(shù)據(jù)的精度和分割小方塊的大小而定)。以計(jì)算一個(gè)100km×100km區(qū)域?yàn)槔?如果使用1000m×1000m分割方塊,需要計(jì)算100×100=10,000個(gè)方塊,如果用100m×100m分割方塊,需要計(jì)算1000×1000=1,000,000個(gè)方塊。圖4網(wǎng)格法示意圖5幾種方法的比較等場強(qiáng)曲線法不能保證邊界上和邊界內(nèi)每一點(diǎn)多能滿足各個(gè)干擾機(jī)的保護(hù)率的要求,但是如果欲收發(fā)射機(jī)的覆蓋范圍較小時(shí),如覆蓋半徑平均不超過10km時(shí),這種方法還是能夠反映覆蓋區(qū)的情況,并且計(jì)算量很少。而不等場強(qiáng)曲線法只要所取得方向夠多,可以保證在其邊緣和邊界內(nèi)上的服務(wù)場強(qiáng)大于等于可用場強(qiáng),能夠較精確的反映覆蓋區(qū),計(jì)算量取決于取得方向數(shù)量,計(jì)算量中等,使用規(guī)劃時(shí)進(jìn)行大批量的覆蓋區(qū)計(jì)算。網(wǎng)格計(jì)算法的精度取決于抽樣方塊數(shù),如果方塊數(shù)足夠多,可以精確反映覆蓋區(qū),但是計(jì)算量在幾種方案中也是最大,適合對(duì)覆蓋區(qū)進(jìn)行精確分析,適用于發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的工程詳細(xì)分析。值得注意的是上述3種方法都是在以下的假定的條件的進(jìn)行的:欲收發(fā)射機(jī)的服務(wù)場強(qiáng)是接受距離的單調(diào)遞減函數(shù),即離欲收發(fā)射機(jī)越遠(yuǎn),服務(wù)場強(qiáng)越小,當(dāng)使用ITU-R P.370和ITU-R P.1546電波傳播模型并且不慮慮接受遮蔽角修正時(shí)可以滿足這個(gè)條件。但是如果在地形起伏較的山區(qū),如果使用ITU-R P.526電波傳播模型、或使用ITU-R P.370和ITU-R P.1546電波傳播模型選擇接受遮蔽角修正時(shí),由于地形各種的遮蔽影響以及電波的繞射因素,使得預(yù)測的服務(wù)場強(qiáng)不再是接受距離的單調(diào)遞減函數(shù),這樣就有可能在某個(gè)給定的方向上(E-Eu)→0的點(diǎn)可能有多個(gè),這時(shí)需要根據(jù)整個(gè)覆蓋區(qū)的場強(qiáng)分布趨時(shí),在這些點(diǎn)中選擇其中的一個(gè)點(diǎn)作為覆蓋的邊界點(diǎn)。這可以通過人工判斷,也可以計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇,但如果b使用可以計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇需要建立一個(gè)切合實(shí)際的優(yōu)化算法。模擬和數(shù)字電視覆蓋區(qū)方法的計(jì)算與分析@楊晶$中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院!北京100024 @張文杰$中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院!北京100024本論文通過對(duì)幾種不同的預(yù)測電視覆蓋的方法的原理介紹,進(jìn)而對(duì)比各種方法的優(yōu)劣程度,并且對(duì)每種方法可能存在的問題加以分析,提出在規(guī)劃臺(tái)站時(shí)選用最適合的覆蓋分析方法。最低中值場強(qiáng);;欲收場強(qiáng);;可用場強(qiáng);;等場強(qiáng)曲線法;;不等場強(qiáng)曲線法;;網(wǎng)格計(jì)算法[1]GB/T14433-1993,彩色電視廣播覆蓋網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(中文)[S]. [2]RRC04,2004年國際電聯(lián)電區(qū)性無線電大會(huì)[R].日內(nèi)瓦,2004.[3.]ICS-Telecom reference,法國ATD I公司ICS-telecom無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件參考資料[Z].