張 燕

（浙江省中波發(fā)射管理中心江山廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，浙江 衢州 324100）

0 引言

在當(dāng)前日益復(fù)雜多變的社會(huì)環(huán)境中，各種突發(fā)事件頻發(fā)，如自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生危機(jī)等，對(duì)應(yīng)急通信系統(tǒng)的可靠性和效率提出了更高的要求。中波應(yīng)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(qiáng)的特點(diǎn)，因而在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、保障公眾安全方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)的構(gòu)建存在一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，如信號(hào)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(shù)創(chuàng)新以提高其應(yīng)急響應(yīng)水平。在這一背景下，本文針對(duì)中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)的構(gòu)建問題展開深入研究，通過對(duì)中波頻段的特性進(jìn)行詳細(xì)分析，探索新的廣播覆蓋網(wǎng)構(gòu)建方案，以提高系統(tǒng)的覆蓋范圍和穩(wěn)定性。同時(shí)，結(jié)合先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和功率控制策略，著眼于克服信道傳播中的多路徑效應(yīng)和信號(hào)衰減，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性。通過地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)的引入，優(yōu)化中波發(fā)射臺(tái)的布局，進(jìn)一步提升應(yīng)急廣播的整體性能。本研究的成果有望為中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)的建設(shè)提供技術(shù)支持，為提高突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力、強(qiáng)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(dú)特的特性。中波頻段具有較好的地面?zhèn)鞑ツ芰?，能夠在地球曲率的影響下?shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳播。其信號(hào)穿透能力強(qiáng)，穿越建筑物和地形障礙物的能力相對(duì)較高，使其在城市和山區(qū)等復(fù)雜地理環(huán)境中具有廣泛的應(yīng)用潛力[1]。

中波頻段在頻譜利用效率方面表現(xiàn)優(yōu)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(duì)容易，有助于降低系統(tǒng)建設(shè)成本。這一特性使得中波頻段成為應(yīng)急廣播系統(tǒng)的重要選擇，特別是在資源受限、需要迅速部署的應(yīng)急場景下。

1.2 信號(hào)傳播特性

中波頻段信號(hào)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(hào)傳播的重要因素。在大氣條件方面，中波頻段的信號(hào)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(yīng)在一定程度上增加了信號(hào)的傳播距離，但也容易引發(fā)信號(hào)的混疊和多徑干擾，因此需要采取相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行抑制。

地形對(duì)于中波信號(hào)傳播也有顯著的影響。山脈、建筑物等地形障礙物會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的阻擋和散射，進(jìn)而影響信號(hào)的覆蓋范圍和強(qiáng)度分布。針對(duì)這一問題，需要通過地形分析和信號(hào)傳播模型的建立，優(yōu)化中波發(fā)射臺(tái)的布局，以提高信號(hào)的覆蓋效果。

1.3 中波頻段在應(yīng)急廣播中的適用性

中波頻段在應(yīng)急廣播中具備一系列優(yōu)越的適用性。中波頻段的信號(hào)傳播范圍較廣，適用于大范圍的信息傳播需求。中波信號(hào)對(duì)于惡劣天氣條件的適應(yīng)性強(qiáng)。即便在強(qiáng)風(fēng)雨等極端氣候條件下，中波信號(hào)仍然能保持相對(duì)穩(wěn)定的傳播特性，為應(yīng)急廣播提供穩(wěn)定的通信保障。中波頻段在頻譜利用和天線設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢，使其能夠在資源受限的情況下，迅速搭建應(yīng)急廣播系統(tǒng)。這種快速部署的特性使得中波應(yīng)急廣播在災(zāi)害發(fā)生后的緊急通信中發(fā)揮著不可替代的作用[3]。

2 廣播覆蓋網(wǎng)構(gòu)建方案

2.1 GIS技術(shù)在廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用

GIS技術(shù)在中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用涉及空間數(shù)據(jù)處理、地理分析和智能決策，旨在提高系統(tǒng)的精確性和智能化。GIS可用于構(gòu)建數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，整合地形、建筑物分布等數(shù)據(jù)，為中波發(fā)射臺(tái)選址提供科學(xué)依據(jù)。該過程中，GIS以圖層形式儲(chǔ)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(tǒng)可以獲取每個(gè)地點(diǎn)的地形特征，包括海拔高度、坡度等，從而量化地形對(duì)信號(hào)傳播的影響。

2.2 中波發(fā)射臺(tái)布局優(yōu)化

中波發(fā)射臺(tái)布局的優(yōu)化涉及地理信息分析、數(shù)學(xué)模型和仿真算法，旨在實(shí)現(xiàn)信號(hào)的最優(yōu)覆蓋。通過GIS技術(shù)分析地形、建筑物和人口密度等數(shù)據(jù)，確定合理的發(fā)射臺(tái)位置。GIS技術(shù)以圖層形式儲(chǔ)存各類地理信息，通過疊加分析，系統(tǒng)可以綜合考慮地形、建筑物和人口等多方面因素，為發(fā)射臺(tái)選址提供科學(xué)依據(jù)。

布局優(yōu)化需要考慮發(fā)射臺(tái)之間的距離和角度，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的最大覆蓋范圍。數(shù)學(xué)模型和仿真算法在此發(fā)揮關(guān)鍵作用，通過建立傳播模型和考慮不同頻點(diǎn)和功率的信號(hào)傳播，選擇最優(yōu)的發(fā)射臺(tái)配置方案。這些算法可以基于數(shù)學(xué)模型，考慮傳播路徑、地形障礙物等因素，通過數(shù)值優(yōu)化方法找到最佳的發(fā)射臺(tái)布局，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全面覆蓋。針對(duì)中波信號(hào)的多徑傳播特性，布局優(yōu)化需要考慮信號(hào)相位和幅度的調(diào)整。通過引入相位控制和功率均衡策略，系統(tǒng)可以在考慮多徑效應(yīng)的同時(shí)，最大限度地提高信號(hào)的一致性和穩(wěn)定性，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。

2.3 信號(hào)覆蓋范圍和穩(wěn)定性的提高

提高中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋范圍和穩(wěn)定性，涉及功率控制、調(diào)制解調(diào)技術(shù)以及多徑干擾的處理。通過動(dòng)態(tài)功率控制策略，系統(tǒng)可以根據(jù)GIS獲取的地理信息和實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射功率的實(shí)時(shí)調(diào)整。這樣的策略使得系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整信號(hào)的強(qiáng)度，確保信號(hào)在不同地理?xiàng)l件下具有一致的傳播效果?；谙冗M(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際傳播環(huán)境選擇合適的調(diào)制方案。通過監(jiān)測信道狀況，系統(tǒng)可以自適應(yīng)地調(diào)整調(diào)制參數(shù)，以適應(yīng)不同的傳播環(huán)境，提高系統(tǒng)的抗干擾性和傳輸效率。這種技術(shù)手段通過優(yōu)化信號(hào)的調(diào)制方式，使其更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的信道環(huán)境。

為應(yīng)對(duì)多徑傳播引起的信號(hào)衰減和混疊問題，引入相位調(diào)控和接收天線陣列技術(shù)非常必要。相位調(diào)控通過調(diào)整信號(hào)的相位，減小多徑干擾的影響，提高信號(hào)的傳播質(zhì)量。接收天線陣列技術(shù)通過空間分集的方式，消除多徑傳播引起的信號(hào)衰減和混疊問題。接收天線陣列由多個(gè)天線元素組成，各天線元素接收到的信號(hào)經(jīng)過相位調(diào)整后，合成一個(gè)更加穩(wěn)定、清晰的信號(hào)。在接收端恢復(fù)原始信號(hào)，從而降低多徑傳播引起的信號(hào)衰減和混疊。編碼技術(shù)包括卷積編碼、Turbo編碼等，能夠提高信號(hào)的糾錯(cuò)能力和抗干擾能力，消除多徑傳播引起的信號(hào)衰減和混疊，并調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，使用多個(gè)天線元件來接收信號(hào)，從而減小多徑效應(yīng)對(duì)信號(hào)的影響，提高信號(hào)的相干性和一致性。

3 中波應(yīng)急廣播覆蓋網(wǎng)案例

3.1 案例背景

截至2022年6月底，某省已建成包括1個(gè)省級(jí)應(yīng)急廣播指揮調(diào)度綜合平臺(tái)、16個(gè)市級(jí)和107個(gè)縣（市、區(qū)）級(jí)應(yīng)急廣播管理平臺(tái)在內(nèi)的中波應(yīng)急廣播覆蓋網(wǎng)。全省已部署應(yīng)急廣播終端近19萬個(gè)，覆蓋行政村（社區(qū)）1.6萬多個(gè)，終端平均在線率87%以上。這一網(wǎng)絡(luò)的建成，實(shí)現(xiàn)了省—市—縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)—行政村的上下貫通、互聯(lián)互通，應(yīng)急廣播終端行政村全覆蓋的目標(biāo)。盡管中波廣播技術(shù)相對(duì)成熟，但在實(shí)際應(yīng)用中仍可能遇到信號(hào)傳輸不穩(wěn)定、覆蓋范圍有限等技術(shù)問題。特別是在復(fù)雜地形或建筑物密集區(qū)域，信號(hào)可能會(huì)受到干擾或衰減，影響廣播效果。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，該省開始構(gòu)建中波應(yīng)急廣播覆蓋網(wǎng)以便在緊急情況下迅速傳達(dá)政府指令、發(fā)布預(yù)警信息、指導(dǎo)大眾自救互救[5]。在構(gòu)建中波應(yīng)急廣播覆蓋網(wǎng)的過程中，該省注重頂層設(shè)計(jì)，堅(jiān)持高起點(diǎn)建設(shè)，通過完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開展測試驗(yàn)收、建立評(píng)價(jià)體系等措施，確保應(yīng)急廣播體系建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。應(yīng)急廣播平臺(tái)工程驗(yàn)收包括施工質(zhì)量驗(yàn)收、平臺(tái)功能驗(yàn)證及性能測試、工程文件驗(yàn)收和平臺(tái)驗(yàn)收等內(nèi)容。驗(yàn)收流程應(yīng)按照設(shè)備配置檢驗(yàn)、施工質(zhì)量檢驗(yàn)、技術(shù)測試等順序進(jìn)行。由國家廣播電視總局廣播電視科學(xué)研究院技術(shù)人員組成的測試小組對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)功能及指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收測試。同時(shí)，該省還注重嚴(yán)格規(guī)范運(yùn)維管理，堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)管理，通過強(qiáng)化目標(biāo)考核、加強(qiáng)制度建設(shè)、開展演練培訓(xùn)、統(tǒng)一運(yùn)維管理等手段，提高應(yīng)急廣播的運(yùn)維能力和管理水平。

3.3 應(yīng)用效果分析

通過注重整體規(guī)劃與戰(zhàn)略布局，并堅(jiān)持高起點(diǎn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，該省成功制定了全面的應(yīng)急廣播體系建設(shè)方案，采納了國際先進(jìn)的應(yīng)急廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，該省制定并實(shí)施了10余項(xiàng)應(yīng)急廣播相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。國家廣播電視總局發(fā)布了多項(xiàng)應(yīng)急廣播相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括《應(yīng)急廣播系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范》《應(yīng)急廣播平臺(tái)接口規(guī)范》《應(yīng)急廣播消息格式規(guī)范》等，并投入超過1 000萬元的研發(fā)資金用于提升廣播傳輸和接收技術(shù)，有效提升了應(yīng)急廣播的技術(shù)水平。通過建立嚴(yán)格的測試驗(yàn)收機(jī)制和定期開展性能評(píng)估與維護(hù)，該省確保了所有廣播設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)顯示，每月進(jìn)行的設(shè)備性能檢查確保了99.9%的設(shè)備正常運(yùn)行。通過制定綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和定期發(fā)布評(píng)價(jià)報(bào)告與改進(jìn)建議，該省不斷對(duì)應(yīng)急廣播體系進(jìn)行優(yōu)化和完善。在多次緊急事件中，應(yīng)急廣播成功傳達(dá)了政府指令和預(yù)警信息。應(yīng)急廣播作為國家政策宣傳、應(yīng)急管理、社會(huì)治理和精神文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其目的是打通信息發(fā)布的“最后一公里”，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)動(dòng)員，將雨情、汛情及避災(zāi)路線、救災(zāi)聚集點(diǎn)等信息通知給全鄉(xiāng)各村（社區(qū)）居民，成功轉(zhuǎn)移受災(zāi)民眾，指導(dǎo)民眾自救互救，有效提升了應(yīng)急響應(yīng)速度與效率，為很好地應(yīng)對(duì)社會(huì)突發(fā)事件及自然災(zāi)害提供了有力保障。

4 結(jié)語

本文分析了中波頻段的特性，提出了一種創(chuàng)新的中波應(yīng)急廣播覆蓋網(wǎng)構(gòu)建方案。結(jié)合GIS技術(shù)，優(yōu)化中波發(fā)射臺(tái)布局，提高了應(yīng)急廣播信號(hào)的覆蓋范圍和穩(wěn)定性。通過實(shí)例驗(yàn)證了所提出構(gòu)建方案的可行性和效果，能夠?yàn)橹胁☉?yīng)急廣播系統(tǒng)的建設(shè)提供有力的技術(shù)支持，為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件提供可靠的通信保障。