基于WRAP軟件的廣播電視場強覆蓋預測

胡永剛

摘 要：在進行地面廣播電視臺站建設和網絡規劃時，需對場強分布進行預測以評估覆蓋效果。采用瑞譜（WRAP）無線電網絡規劃軟件對鶴壁市廣播電視中心發射塔場強分布進行了仿真研究，結合實際天線方向特性參數和地形地物數據庫，選擇ITU-R P.1546傳播模型進行了場強覆蓋計算，將抽象的無線電波傳播直觀地在電子地圖上顯示出來，實現了鶴壁地區廣播電視臺站的場強覆蓋預測。

關鍵詞：廣播電視 WRAP軟件 場強覆蓋

中圖分類號：TN943 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（a）-0077-02

隨著計算機技術、通信技術、網絡技術與地理信息技術的進步，在我國“三網融合”及“村村通”工程的持續推進下，廣播電視行業發展迅猛[1]。廣播電視在網絡規劃管理方面得到進一步加強，覆蓋范圍得到擴大，農村地區的廣播電視節目播出效果得到明顯的改善。覆蓋場強預測是廣播電視網絡規劃與管理中的一種重要手段，通過場強覆蓋預測了解自身區域的覆蓋情況，并通過對實際場強測量的研究進行技術的監管和完善[2]。

由于各個廣播電視發射臺所處地理環境、天線架設高度和性能參數、饋線損耗、發射功率等因素的不同，很難對電視發射天線的服務半徑做出統一的規定。到底能覆蓋多大范圍，必須在天線建成后做認真細致的覆蓋場強收測，并繪制成覆蓋場強圖，以檢驗電視發射天線系統技術性能是否達到設計要求。若能結合無線電波傳播模型和地形地貌數據進行精確場強預測計算，可在網絡規劃及工程設計之初，對廣播電視臺臺站的建設起到較好的指導性作用[3，4]。

1 電波傳播場強覆蓋預測模型

廣播電視發射頻段主要使用的是米波和分米波波段，無線電波的主要傳播方式是空間波視距傳播。然而，在實際的傳播路徑中，該波容易受到地形地物的影響，如山峰、湖泊、森林等。另外，電波散射繞射、多徑傳播、多普勒效應等各種各樣的因素使得電波場強變化極為復雜，給廣播電視無線發射場強覆蓋的預測帶來諸多不便。

為了預測電波的傳播情況，已經存在的傳播模型大致可分為兩大類。

1.1 數學推導加經驗公式修正

當電波傳播路徑中的障礙物近似為形狀規則的刃峰、光滑圓柱時，可以用數學推導的方法得到電波損耗的近似解。在實際傳播路徑上，障礙物的形狀比較復雜，但是可以用上述的簡單形狀進行組合和近似，從而得出整個傳播路徑上的近似解。這類模型的計算需要有詳細的地形地貌數據，運算復雜，但是一般場強的計算結果比較準確。

1.2 經驗數據加參數修正

這類模型曲線由大量的實測數據總結得到，再與其他可能影響到場強值的因素結合并做出適當調整。典型的模型有日本的Okumura-Hata方法、ITU-R P.370建議書方案等。由這類模型得到場強數據結果比較穩定，但是只適用于有限的地形。如遇到其他的地形地貌，則會失去原有的精度。

另外，把以前米波和分米波段上用于廣播和通訊傳播的模型進行融合，將1～15 km的廣播電波預測方法與通訊電波預測方法進行對照研究，最后得到了ITU-R P.1546模型。比較于其他模型，它的頻率適用范圍更大，近距離電波預測的適用范圍更寬，更適用于開闊和低起伏的丘陵地區廣播電視場強預測。

2 基于WRAP軟件的鶴壁市廣播電視中心發射塔場強覆蓋預測

國內使用較多的頻率規劃和覆蓋預測軟件有德國L&S公司的CHIRplusBC（FM/TV broadcast）專業規劃軟件、法國ATDI覆蓋仿真軟件、瑞典WRAP頻率規劃管理軟件和中國國家測繪局測繪研究院自主開發的頻率覆蓋規劃軟件。目前來說，能夠支持中國地面廣播電視標準的計算軟件有WRAP軟件和測繪研究院開發的軟件。其中，瑞譜（WRAP）軟件由瑞典薩博集團瑞譜國際公司（原薩博集團薩博通信SAAB Communication）開發完成，是一款高效頻譜管理及無線電網絡規劃的專業軟件，已廣泛應用于無線電管理、民用航空、廣播電視、移動通信等多個領域。瑞譜軟件將傳統的無線電波傳播計算與地理信息系統結合在一起，并集成多種電波傳播模型，使得計算精度大大地提高。

覆蓋范圍（Coverage）計算工具是瑞譜（WRAP）軟件系統中使用較多的工具。在WRAP軟件中創建天線參數、發射機參數和接收機參數，在河南省鶴壁市搭建廣播電視臺站，利用鶴壁地區的電子地圖，使用WRAP軟件進行電視臺站的傳播場強預測。系統會根據輸入的發射臺經緯度信息自動計算并生成相應的海拔高度。鶴壁市廣播電視中心發射塔高220 m，發射天線采用四層四面偶極板，方向性圖如圖1和圖2所示，天線最大增益為11.2 dB。輸入發射機工作頻率562 MHz，輸出功率10 kW。在覆蓋范圍計算對話框中，選擇計算場強，勾選概率項并設定為90%，表示覆蓋范圍是信號覆蓋可能性為90%的區域。移動臺高度填入需要計算的覆蓋高度，此處選擇2 m。選擇下行鏈路表示計算發射臺發射信號能覆蓋的范圍，使用地形最佳分辨率，傳播模型選擇ITU-R P.1546。點擊確定后開始計算信號場強的覆蓋，預測結果如圖3所示。經過以上覆蓋效果的計算機仿真分析后，從場強預測結果可以看出，在該頻道上，電視廣播最小可用場強30 dBuV/m以上的區域，覆蓋鶴壁全市及周邊安陽、濮陽、新鄉等3個市部分地區。

3 結語

使用WRAP軟件來分析預測一個地區的地面廣播電視的場強覆蓋情況，對實際的特高頻臺站建設和頻率規劃起著重要作用。它可以使抽象的無線電傳播直觀地在地圖上表現出來，通過模擬特高頻覆蓋范圍來選擇建站地點，可以避免由于建臺位置不合理而帶來的資源浪費。值得一提的是，計算機仿真分析還是基于理論和經驗模型的計算，要得到實際的服務半徑的場強值，還需通過實地進行場強測試驗證。但是基于WRAP的計算機場強覆蓋仿真分析方法，在無線電管理與無線網絡規劃中具有較高的參考價值。

參考文獻

[1] 許曉強.廣播電視無線發射技術應用優勢及創新[J].西部廣播電視，2016（3）：234.

[2] 徐紅英.廣播電視無線覆蓋場強預測研究[J].電子技術與軟件工程，2014（14）：21.

[3] 楊思博.利用WRAP軟件計算甚高頻覆蓋范圍[J].信息通信，2013（7）：25-26.

[4] 夏治平，張小苗，楊勍，等.河北省中央節目地面數字電視覆蓋網優化研究[J].電視技術，2015，39（22）：108-111.