无线电频谱管理电磁兼容分析系统建设初探
曹阳 吴俊杰 吉善兵
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为了帮助更多的无线电管理工作者了解无线电频谱管理电磁兼容分析系统，充分认识电磁兼容分析系统在无线电管理中的重要作用，并希望能够积极参与电磁兼容分析系统的建设，故撰写此文与大家共同探讨。
一、概述
随着社会经济发展和科学技术进步，无线电通信事业蒸蒸日上，无线电新技术、新业务和新产品层出不穷，各类台站数量高速增长，电磁环境日益复杂，对频谱资源实施有效管理的难度愈来愈大。特别是在中国入世和政府转变职能的新形势下，无线电管理工作的要求和标准越来越高，利用传统的手工方式管理台站，凭借传统的经验审批频率以及被动式查找干扰等管理行为，已不能适应新形势、新任务的要求。因此建立电磁兼容分析系统并将其应用到频谱管理中，正是提高无线电管理科学化、自动化水平的重要技术手段，也是适应无线电通信事业发展的必然趋势。
国外发达国家早在60、70年代就已将电磁兼容分析技术应用于无线电频谱管理工作中，取得了很好的成效，并积累了大量可借鉴的成功经验和资料。进入90年代，随着无线通信和计算机技术的飞速发展，计算机仿真技术已经成为电磁兼容分析必不可少的手段之一，出现了不少专业化的制作公司以及成熟的电磁兼容分析软件产品，如法国ATDI公司的ICS软件、CRIL公司的ELLIPSE软件、德国LS公司的通用EMC软件、瑞典AerotechTelub公司的WRAP软件等，为频谱管理和网络规划提供了较为全面的解决方案。我国电磁兼容分析系统建设虽然起步较晚，但得到了国家、省、市各级无线电管理机构的高度重视，国家无线电管理机构在“十五”期间已正式将电磁兼容分析系统建设作为无线电管理技术设施建设的一项重要内容纳入计划之中。目前国家以及福建、河北等省已着手建立并尝试使用电磁兼容分析系统，国内的一些软件公司如深圳现代公司、清华同方公司等也相继开发出具有自主知识产权的软件产品，为我国电磁兼容分析系统的建设起到了积极的引导和推动作用。
二、电磁兼容分析系统的主要应用和关键因素
1、基于频谱管理的电磁兼容分析的内涵
电磁兼容分析（EleCTRomagnetic Compatibility，简称EMC）是指无线电通信设备或系统在一个公共的电磁环境中完成其本身设计功能的同时，对于同一个环境中的其它设备既不会产生也不会遭受到因电磁干扰而引起的不可接受的通信质量劣化，为使之共存和评价其共存能力而进行的技术分析计算。
频谱管理中的电磁兼容分析是以频谱资源数据库和台站数据库为基础，以三维地理信息系统为依托，通过选择合理的电波传播模型，利用计算机系统来完成大量复杂而繁琐的无线电场强预测与分析、覆盖区分析、干扰分析、频率指配、频率与台站协调以及边界协调等频谱共用的分析计算工作，达到合理指配无线电频率，减少台站间的干扰，提高无线电频谱使用效率的目的。
2、电磁兼容分析系统在频谱管理中的主要应用
对于无线电管理部门而言，为使各类无线电业务之间以及系统之间实现频谱共用，通信系统和无线电电台的通信质量得到切实的保障，应尽力避免有害干扰的产生。为此，必须在频率规划、分配、指配和协调过程中综合考虑时间、空间、地理、频率和设备特性等各种因素，分析产生干扰的大小及影响范围，评价干扰的危害程度，为频谱管理提供可靠的技术依据。
电磁兼容分析系统在无线电频谱管理中主要应用概括起来有以下三个方面：
一是解决无线电通信系统之间或台站之间潜在的干扰问题，对可能受到或产生的干扰进行预测、分析并评估干扰的影响和危害程度，对已形成的干扰分析原因，提供解决干扰的有效办法；
二是为频率的规划、指配以及频率协调提供科学依据，有效提高频率管理的效率和审批的质量；
三是评估和审查无线电通信系统的技术设计网络规划方案，确定台站的覆盖范围和核定合理的工作参数，以确定最佳频谱利用方案。
3、建立有效的电磁兼容分析系统的关键因素
电磁兼容分析系统的核心问题是研究解决不同无线电通信系统间频谱共用问题。建立有效的电磁兼容分析系统决定于三个关键因素：
（1）要建立与之相配的频谱管理数据库。频谱管理数据库是利用计算机系统进行公共电磁环境仿真和电磁兼容分析的基础，它主要由三部分组成：一是频率资源数据库，其内容包括国际国内频率划分数据，国家频率规划和分配数据，国家、军队、专业系统和省、市频率指配数据等；二是台站数据库，包括1）台站行政管理数据，如设台单位、台站类别、站址信息、执照信息、使用设备和天线等；2）台站技术特性数据，如使用发射和接收设备技术特性参数、天线特性参数等；3）台站使用频率、收/发设备和天线等对应关系数据。三是频谱监测数据库，包含反映现实无线电频谱占用情况数据和空中无线信号特性测试结果，用于与电磁兼容分析和覆盖预测计算的结果进行比对验证。频谱管理数据库结构关系的合理性、数据的完整性和内容的准确性，直接关系到电磁兼容分析系统的有效使用和分析计算结果的正确性。
（2）要具备一整套科学的涵盖主要频段、适用于不同无线电业务的电波传播模型，如用于VHF/UHF业务的奥村模型和用于广播业务的ITU-R-REC.370-5模型等。电波传播模型的科学性和选用的正确性以及必要的修正和好的算法设计，直接关系到电磁兼容分析计算的效率和预测结果的可信度。
（3）要构筑适当精度和图层的专用地理信息系统平台，提供用于EMC分析计算的地形地貌图层、用于标识地理属性的矢量图层和用于背景显示的行政、交通图层等数据。地理信息系统中数字地图的精度、图层和数据格式的确定以及数据应用技术至关重要，这些因素与所要分析的业务和选择的分析软件密切相关，直接影响到系统分析计算精度和效率以及地理信息系统建设成本，必须结合实际综合考虑。
下图1、2分别给出了常见无线电业务与EMC适用图层的对应关系和与EMC适用图层的对应分辩率的关系，以便大家选择参考。
图1、常见无线电业务与EMC适用图层的对应关系
无线电业务类型图层类型 卫星覆盖区 卫星干扰计算 监 测 陆地移动(VHF、UHF等) 短 波 电视和调频广播 微 波 接 力 无线接入(WLL、LMDS等) GSM、CDMA 3 G
背景地图（行政区划） ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★
背景地图（道路交通） ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★
卫星正射影像 ★★ ★★ ★★ ★★
DTM(地形高度) ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★
DEM(地面高度含建筑物) ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★
地貌 ★ ★ ★★ ★ ★ ★ ★★ ★★
人口密度 ★ ★ ★★ ★★ ★★
★★ 非常有用;★ 有用
图2：常见无线电业务与EMC适用图层的对应分辨率的关系
无线电业务类型图层分辨率 卫星覆盖区 卫星干扰计算 监 测 陆地移动(VHF、UHF等) 短 波 电视和调频广播 微 波 链 路 无线接入(WLL、LMDS等) GSM、CDMA 3 G
非栅格数据 ★
1000米 ★★
500米 ★
200米 ★★ ★ ★ ★★ ★
100米 ★ ★★ ★★ ★★ ★
50米 ★★ ★★ ★ ★★ ★★
20米 ★ ★ ★★ ★ ★★ ★★
10米 ★ ★★ ★ ★★
5米 ★★ ★
1米
★★ 非常有用; ★有用
三、电磁兼容分析系统建设的目标和原则
1、建设目标：
按照国家无线电管理技术设施建设“十五”规划的要求，结合当地无线电管理工作实际和应用水平，借鉴采用先进成熟的技术，开发建设基于无线电管理信息系统频谱管理数据库和地理信息系统平台的电磁兼容分析系统，加速推进本地区无线电频谱管理的科学化、自动化和现代化进程。
2、建设要求：
1、能与无线电管理信息系统有机结合，整个系统的总体构架设计应基于Client/Server结构，可在本地广域网络环境下运行。
2、系统适用于不同频段的主要无线电业务类型，如陆地移动业务，微波固定业务，卫星通信业务等。
3、拥有符合国际ITU标准基本传播模型和经过验证的专用传播模型，适用于不同地形地貌特征；
5、能进行符合国际/国内标准的主要无线电业务间的干扰分析和互调计算；
6、能提供方便、快捷的频率自动选择，提高频率审批科学性和频谱的利用率。
7、具备常用无线电通信系统的场强计算和覆盖预测，无线电链路设计和分析，系统内、系统间干扰协调计算。
8、具有图形化的统一操作界面，与GIS系统有机集成，实现无缝连接，能够提供三维数字地图显示，具备在二维和三维数字化地图上显示频率台站数据，分析计算结果等。
9、能生成符合要求的完整的分析图表、结果报告。
3、建设原则
1、先进性与经济实用相结合原则。采用先进、成熟的技术和产品，满足当前及今后一段时间对电磁兼容分析的需求。
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