中波應急廣播覆蓋網構建方案

張 燕

（浙江省中波發射管理中心江山廣播轉播臺，浙江 衢州 324100）

0 引言

在當前日益復雜多變的社會環境中，各種突發事件頻發，如自然災害、公共衛生危機等，對應急通信系統的可靠性和效率提出了更高的要求。中波應急廣播作為一種重要的信息傳播手段，具有覆蓋范圍廣、抗干擾能力強的特點，因而在應對突發事件、保障公眾安全方面發揮著不可替代的作用。然而，傳統中波應急廣播系統的構建存在一系列技術挑戰，如信號覆蓋范圍有限、抗干擾性不足等問題，迫切需要深入研究和技術創新以提高其應急響應水平。在這一背景下，本文針對中波應急廣播系統的構建問題展開深入研究，通過對中波頻段的特性進行詳細分析，探索新的廣播覆蓋網構建方案，以提高系統的覆蓋范圍和穩定性。同時，結合先進的調制解調技術和功率控制策略，著眼于克服信道傳播中的多路徑效應和信號衰減，增強系統的抗干擾性。通過地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術的引入，優化中波發射臺的布局，進一步提升應急廣播的整體性能。本研究的成果有望為中波應急廣播系統的建設提供技術支持，為提高突發事件應對能力、強化公共安全保障提供新的解決方案。

1 中波頻段特性分析

1.1 中波頻段概述

中波頻段，廣義上指的是300 kHz～3 MHz的頻率范圍，是電磁譜的一部分。該頻段電磁波在大氣中的傳播具有一系列獨特的特性。中波頻段具有較好的地面傳播能力，能夠在地球曲率的影響下實現較遠距離的傳播。其信號穿透能力強，穿越建筑物和地形障礙物的能力相對較高，使其在城市和山區等復雜地理環境中具有廣泛的應用潛力[1]。

中波頻段在頻譜利用效率方面表現優越。由于波長適中，天線尺寸適中，因此中波天線的制造和安裝相對容易，有助于降低系統建設成本。這一特性使得中波頻段成為應急廣播系統的重要選擇，特別是在資源受限、需要迅速部署的應急場景下。

1.2 信號傳播特性

中波頻段信號的傳播受多種因素的影響，其中大氣條件、地形和頻率選擇性衰減是影響中波信號傳播的重要因素。在大氣條件方面，中波頻段的信號與地表反射和電離層反射等相互作用，形成多路徑傳播[2]。這種多路徑效應在一定程度上增加了信號的傳播距離，但也容易引發信號的混疊和多徑干擾，因此需要采取相應的技術手段進行抑制。

地形對于中波信號傳播也有顯著的影響。山脈、建筑物等地形障礙物會導致信號的阻擋和散射，進而影響信號的覆蓋范圍和強度分布。針對這一問題，需要通過地形分析和信號傳播模型的建立，優化中波發射臺的布局，以提高信號的覆蓋效果。

1.3 中波頻段在應急廣播中的適用性

中波頻段在應急廣播中具備一系列優越的適用性。中波頻段的信號傳播范圍較廣，適用于大范圍的信息傳播需求。中波信號對于惡劣天氣條件的適應性強。即便在強風雨等極端氣候條件下，中波信號仍然能保持相對穩定的傳播特性，為應急廣播提供穩定的通信保障。中波頻段在頻譜利用和天線設計方面的優勢，使其能夠在資源受限的情況下，迅速搭建應急廣播系統。這種快速部署的特性使得中波應急廣播在災害發生后的緊急通信中發揮著不可替代的作用[3]。

2 廣播覆蓋網構建方案

2.1 GIS技術在廣播系統中的應用

GIS技術在中波應急廣播系統中的應用涉及空間數據處理、地理分析和智能決策，旨在提高系統的精確性和智能化。GIS可用于構建數字地圖數據庫，整合地形、建筑物分布等數據，為中波發射臺選址提供科學依據。該過程中，GIS以圖層形式儲存各類地理信息，包括地形高程、建筑物高度及植被覆蓋等[4]。通過地理分析，系統可以獲取每個地點的地形特征，包括海拔高度、坡度等，從而量化地形對信號傳播的影響。

2.2 中波發射臺布局優化

中波發射臺布局的優化涉及地理信息分析、數學模型和仿真算法，旨在實現信號的最優覆蓋。通過GIS技術分析地形、建筑物和人口密度等數據，確定合理的發射臺位置。GIS技術以圖層形式儲存各類地理信息，通過疊加分析，系統可以綜合考慮地形、建筑物和人口等多方面因素，為發射臺選址提供科學依據。

布局優化需要考慮發射臺之間的距離和角度，以實現信號的最大覆蓋范圍。數學模型和仿真算法在此發揮關鍵作用，通過建立傳播模型和考慮不同頻點和功率的信號傳播，選擇最優的發射臺配置方案。這些算法可以基于數學模型，考慮傳播路徑、地形障礙物等因素，通過數值優化方法找到最佳的發射臺布局，以實現信號的全面覆蓋。針對中波信號的多徑傳播特性，布局優化需要考慮信號相位和幅度的調整。通過引入相位控制和功率均衡策略，系統可以在考慮多徑效應的同時，最大限度地提高信號的一致性和穩定性，以進一步提高系統的適應性。

2.3 信號覆蓋范圍和穩定性的提高

提高中波應急廣播系統的信號覆蓋范圍和穩定性，涉及功率控制、調制解調技術以及多徑干擾的處理。通過動態功率控制策略，系統可以根據GIS獲取的地理信息和實時環境數據，實現對發射功率的實時調整。這樣的策略使得系統能夠根據環境變化，動態地調整信號的強度，確保信號在不同地理條件下具有一致的傳播效果。基于先進的調制解調技術，系統能夠根據實際傳播環境選擇合適的調制方案。通過監測信道狀況，系統可以自適應地調整調制參數，以適應不同的傳播環境，提高系統的抗干擾性和傳輸效率。這種技術手段通過優化信號的調制方式，使其更好地適應復雜多變的信道環境。

為應對多徑傳播引起的信號衰減和混疊問題，引入相位調控和接收天線陣列技術非常必要。相位調控通過調整信號的相位，減小多徑干擾的影響，提高信號的傳播質量。接收天線陣列技術通過空間分集的方式，消除多徑傳播引起的信號衰減和混疊問題。接收天線陣列由多個天線元素組成，各天線元素接收到的信號經過相位調整后，合成一個更加穩定、清晰的信號。在接收端恢復原始信號，從而降低多徑傳播引起的信號衰減和混疊。編碼技術包括卷積編碼、Turbo編碼等，能夠提高信號的糾錯能力和抗干擾能力，消除多徑傳播引起的信號衰減和混疊，并調整數據傳輸速率，使用多個天線元件來接收信號，從而減小多徑效應對信號的影響，提高信號的相干性和一致性。

3 中波應急廣播覆蓋網案例

3.1 案例背景

截至2022年6月底，某省已建成包括1個省級應急廣播指揮調度綜合平臺、16個市級和107個縣（市、區）級應急廣播管理平臺在內的中波應急廣播覆蓋網。全省已部署應急廣播終端近19萬個，覆蓋行政村（社區）1.6萬多個，終端平均在線率87%以上。這一網絡的建成，實現了省—市—縣—鄉鎮—行政村的上下貫通、互聯互通，應急廣播終端行政村全覆蓋的目標。盡管中波廣播技術相對成熟，但在實際應用中仍可能遇到信號傳輸不穩定、覆蓋范圍有限等技術問題。特別是在復雜地形或建筑物密集區域，信號可能會受到干擾或衰減，影響廣播效果。

3.2 應對措施

為了應對這一挑戰，該省開始構建中波應急廣播覆蓋網以便在緊急情況下迅速傳達政府指令、發布預警信息、指導大眾自救互救[5]。在構建中波應急廣播覆蓋網的過程中，該省注重頂層設計，堅持高起點建設，通過完善技術標準、開展測試驗收、建立評價體系等措施，確保應急廣播體系建設的標準化、規范化。應急廣播平臺工程驗收包括施工質量驗收、平臺功能驗證及性能測試、工程文件驗收和平臺驗收等內容。驗收流程應按照設備配置檢驗、施工質量檢驗、技術測試等順序進行。由國家廣播電視總局廣播電視科學研究院技術人員組成的測試小組對平臺系統功能及指標進行驗收測試。同時，該省還注重嚴格規范運維管理，堅持高標準管理，通過強化目標考核、加強制度建設、開展演練培訓、統一運維管理等手段，提高應急廣播的運維能力和管理水平。

3.3 應用效果分析

通過注重整體規劃與戰略布局，并堅持高起點建設標準，該省成功制定了全面的應急廣播體系建設方案，采納了國際先進的應急廣播技術標準。通過完善技術標準體系和強化技術研發與創新，該省制定并實施了10余項應急廣播相關技術標準。國家廣播電視總局發布了多項應急廣播相關技術標準，包括《應急廣播系統總體技術規范》《應急廣播平臺接口規范》《應急廣播消息格式規范》等，并投入超過1 000萬元的研發資金用于提升廣播傳輸和接收技術，有效提升了應急廣播的技術水平。通過建立嚴格的測試驗收機制和定期開展性能評估與維護，該省確保了所有廣播設備和系統的正常運行。數據顯示，每月進行的設備性能檢查確保了99.9%的設備正常運行。通過制定綜合評價指標體系和定期發布評價報告與改進建議，該省不斷對應急廣播體系進行優化和完善。在多次緊急事件中，應急廣播成功傳達了政府指令和預警信息。應急廣播作為國家政策宣傳、應急管理、社會治理和精神文明建設的重要基礎設施，其目的是打通信息發布的“最后一公里”，實現精準動員，將雨情、汛情及避災路線、救災聚集點等信息通知給全鄉各村（社區）居民，成功轉移受災民眾，指導民眾自救互救，有效提升了應急響應速度與效率，為很好地應對社會突發事件及自然災害提供了有力保障。

4 結語

本文分析了中波頻段的特性，提出了一種創新的中波應急廣播覆蓋網構建方案。結合GIS技術，優化中波發射臺布局，提高了應急廣播信號的覆蓋范圍和穩定性。通過實例驗證了所提出構建方案的可行性和效果，能夠為中波應急廣播系統的建設提供有力的技術支持，為應對突發事件提供可靠的通信保障。