專利名稱：適合無線電廣播傳播條件的發(fā)射天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用自適應(yīng)發(fā)射天線網(wǎng)絡(luò)廣播一些在一個頻帶內(nèi)的覆 蓋預(yù)定地域的同步無線電波的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，高聳的發(fā)射天線塔往往設(shè)置在遠(yuǎn)離市區(qū)處，以比較高的發(fā) 射功率發(fā)射十米、百米或千米波段的信號。然而，靠近市區(qū)或在市區(qū) 內(nèi)的大發(fā)射天線塔的前景受到電磁兼容性的影響。天線塔的結(jié)構(gòu)部分 與可能處于天線塔附近的諸如建筑物內(nèi)的鋼框架、金屬路燈和輸電線 路鐵塔之類的各種金屬結(jié)構(gòu)之間的耦合形成在安裝天線時難以控制 的感應(yīng)電流源。
除了安裝發(fā)射天線塔的環(huán)境限制以外，部署新的低于30 MHz的 無線電廣播業(yè)務(wù)面臨著可用頻率較少和通過DRM (數(shù)字無線電世界) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化這些波段(需要重組無線電頻譜)的問題。
因此，必需開發(fā)新的發(fā)射天線技術(shù)，對于在給定頻帶內(nèi)的每個無 線電廣播業(yè)務(wù)可以用單個頻率或單組頻率部分或全部覆蓋諸如一個 國家之類的預(yù)定地域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用由一些自適應(yīng)發(fā)射天線組成的網(wǎng)絡(luò)在預(yù)定地 域內(nèi)廣播與無線電廣播業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的頻率的同步無線電波，以便提供對
無線電廣播業(yè)務(wù)的較好分集和按照不同的電波傳播模式優(yōu)化天線網(wǎng) 絡(luò)的覆蓋區(qū)域。
為了達(dá)到這個目的，本發(fā)明提出了 一種由多個天線將一些在至少 一個頻帶內(nèi)的同步無線電波分別發(fā)射到其中接收機(jī)測量所發(fā)射的無
4線電波的特性的覆蓋區(qū)域的方法，這種方法的特征是它包括下列步
接收機(jī)將所測特性發(fā)送給中央處理設(shè)備；
中央處理設(shè)備根據(jù)在覆蓋區(qū)域內(nèi)廣播無線電波的預(yù)測模型分析 所接收的特性，以便確定天線的調(diào)整參數(shù)；
中央服務(wù)器將所確定的調(diào)整參數(shù)發(fā)送給天線；以及 根據(jù)調(diào)整參數(shù)控制天線。
無線電波由與中央處理設(shè)備連接的發(fā)射天線廣播，中央處理設(shè)備 向它們發(fā)送諸如輻射方向圖變量值的調(diào)整參數(shù)，用這樣的方式保證對 包括這些覆蓋區(qū)域的預(yù)定地域的最佳無線電覆蓋。
按照本發(fā)明，這些發(fā)射天線是地面波天線和/或電離層天線和/或 空間波天線，是可實時適應(yīng)的，以便支持在不同頻帶內(nèi)發(fā)射的無線電模式。
按照本發(fā)明廣播同步無線電波通過優(yōu)化在不同頻帶內(nèi)可用的頻 率資源提供了對無線電頻譜的有益重組。
按照本發(fā)明廣播無線電波可以有益地部署這些發(fā)射天線，將低功 率天線安裝在大城市附近，從而有利于遵守電磁兼容性的限制。
按照本發(fā)明的另一個特征，調(diào)整參數(shù)(PR)被確定成使得在覆 蓋區(qū)域內(nèi)由外部信號引起的干擾的影響最小和使得天線所發(fā)射的無 線電波對覆蓋區(qū)域以外的區(qū)域特別是覆蓋區(qū)域的邊界區(qū)域的干擾最 小。具體地說，調(diào)整參數(shù)可以與天線的方向性和發(fā)射功率有關(guān)和/或與 所發(fā)射的無線電波的傳播模式的切換有關(guān)。
按照本發(fā)明發(fā)射無線電波可以滿足對預(yù)定地域外的千擾電平的 要求，從而能使用為其他國家保留但禁用的頻率。例如，發(fā)射在白天 由地面波天線進(jìn)行，而在夜里由電離層天線補(bǔ)足。
本發(fā)明還涉及一種用于將一些在至少一個頻帶內(nèi)的同步無線電 波分別發(fā)射到其中接收機(jī)測量所發(fā)射的無線電波的特性的覆蓋區(qū)域 的天線系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特征是它包括中央處理設(shè)備，用來根據(jù)廣播無線電波的預(yù)測模型分析接收機(jī)所發(fā)送的所測特性，以便確定天線的 調(diào)整參數(shù)和將所確定的調(diào)整參數(shù)發(fā)送給天線，從而根據(jù)所接收的調(diào)整 參數(shù)控制天線。
最后，本發(fā)明涉及一種適合在天線系統(tǒng)的中央處理設(shè)備內(nèi)執(zhí)行的 計算機(jī)程序，所述天線系統(tǒng)將一些在至少 一個頻帶內(nèi)的同步無線電波 分別發(fā)射到其中接收機(jī)測量所發(fā)射的無線電波的特性的覆蓋區(qū)域。這 種程序的特征是它包括在程序裝入所述處理設(shè)備中并被執(zhí)行時執(zhí)行
下列步驟的指令
根據(jù)在覆蓋區(qū)域內(nèi)廣播無線電波的預(yù)測模型分析接收機(jī)所發(fā)送 的所測特性，以便確定天線的調(diào)整參數(shù)；以及
將所確定的調(diào)整參數(shù)發(fā)送給天線，以便根據(jù)調(diào)整參數(shù)控制天線。


從以下結(jié)合相應(yīng)附圖對以非限制性例子給出的本發(fā)明的 一些優(yōu) 選實施例的說明中可以更清楚地看到本發(fā)明的其他一些特征和優(yōu)點， 在這些附圖中
圖1為地面波發(fā)射天線的正視圖2為定向"熱拉線"型地面波發(fā)射天線的正視圖3為"抗衰減"型地面波發(fā)射天線的正視圖4為接近地面的"水平偶極子"型電離層發(fā)射天線的正視圖5為縱向、可變"水平偶極子"型電離層發(fā)射天線的正視圖6為縱向"螺旋"型電離層發(fā)射天線的正視圖7為地面或高出地面的全向"桿"型可變電離層發(fā)射天線的正
視圖8為地面或高出地面的一組"桿，，型指向可切換的電離層發(fā)射 天線的正視圖9為也稱為Beveridge天線的接近地面的"長水平線，，型定向電 離層反射波發(fā)射天線的垂直前視圖io為中波通過電離層傳播的示意圖；圖11為按照本發(fā)明設(shè)計的包括自適應(yīng)發(fā)射天線網(wǎng)絡(luò)的廣播系統(tǒng)
的方框圖；以及
圖12為按照本發(fā)明設(shè)計的發(fā)射方法的算法。
具體實施例方式
發(fā)射無線電波的天線具有發(fā)射優(yōu)選傳播模式的無線電波的特定 體系結(jié)構(gòu)，并具有一些可修改成適合所發(fā)射的無線電波的傳播條件的 特定調(diào)整參數(shù)。在本說明的以下部分，假設(shè)每個發(fā)射天線各與具體解 釋調(diào)整參數(shù)的發(fā)射機(jī)和控制單元相關(guān)聯(lián)。
在本說明的以下部分使用以下術(shù)語。發(fā)射天線在以十米量級的可 用波長k發(fā)射時發(fā)射"短波"。發(fā)射天線在以百米量級的可用波長人發(fā) 射時發(fā)射"中波"。發(fā)射天線在以千米量級可用波長X發(fā)射時發(fā)射"長 波"。波長X與天線要發(fā)射的無線電波的頻帶的中心頻率相應(yīng)。
在示出以下所說明的天線的圖1至9中，大多數(shù)示出了不同調(diào)整 參數(shù)的天線輻射方向圖波瓣。
參見圖1，所示的地面波發(fā)射天線AS1發(fā)射中波或長波，主要包 括基本上水平的靠近地面和埋在地下的金屬接地面、基本上水平的敞 開或閉合的金屬激勵環(huán)和基本上垂直的將激勵環(huán)接到地平面的金屬 連接構(gòu)件。激勵環(huán)在地面之上基本上水平延伸。天線AS1主要發(fā)射全 向地面波和少量電離層反射波。
優(yōu)選的是，天線AS1用來在具有衛(wèi)星城的大城市周邊發(fā)射小功 率的中波，因為它分散布置，而且符合電磁兼容性協(xié)議。對于天線 AS1來說，要修改的調(diào)整參數(shù)優(yōu)選的是發(fā)射功率。
參見圖2，所示的定向"熱拉線(hotguy)"地面波發(fā)射天線AS2 發(fā)射中波或長波，主要包括與連接到基本上水平的金屬線接地面上的 有源拉線關(guān)聯(lián)的垂直天線桿。發(fā)射天線AS2主要發(fā)射方向性可調(diào)整的 地面波。
金屬線接地面由一些銅線組成，布置成以天線為中心的30至120 根長度接近四分之一波長的徑向線。這些銅線埋入地下，離地面約30cm至約60 cm深。有源拉線底腳處的電抗、電感或電容的值以及拉 線接地的位置或者說拉線與天線桿之間的夾角確定了輻射方向圖的 發(fā)射軸和地面波的方向性。例如，可以改變電抗的值使廣播從夜間的 全向廣播改變?yōu)槿臻g的前后比為25 dB的廣播。
參見圖3，所示的地面波發(fā)射天線AS3發(fā)射中波或長波，主要包 括連接到基本上水平的金屬線接地面上的垂直天線桿。天線AS3僅以 全向方式發(fā)射地面波。
金屬線接地面由一些銅線組成，布置成30至120根長度接近四 分之一波長的以天線為中心的徑向線。這些銅線埋入地下，離地面約 30至約60cm深。這種天線具有收縮成指向地平線的輻射方向圖，不 向電離層的敏感層發(fā)射任何無線電波?？顾ヂ湫吞炀€AS3用來發(fā)射長 距離的高功率地面波，夜間沒有衰落現(xiàn)象。
圖4至9示出了發(fā)射十米、百米或千米量級的可用波長k的短波、 中波或長波的電離層發(fā)射天線。相對水平面的發(fā)射角確定了作用距 離，為100公里至2000公里。例如，對于發(fā)射角大于60。的來說，作 用距離不超過150公里，而對于發(fā)射角為40。的來說，作用距離大約 為250公里。電離層天線幾乎不發(fā)射地面波，所覆蓋的區(qū)域呈環(huán)形或 橢圓形，寬度與發(fā)射角成反比。
參見圖4，可切換極化電離層反射波發(fā)射天線ATI1主要包括基 本上水平的金屬接地面、基本上水平的具有以黑矩形表示的可切換中 央電抗的金屬偶極子和基本上垂直的將金屬偶極子接至地平面的金 屬單極子。天線ATI1以垂直方向性發(fā)射朝向電離層的波和少量地面 波。
金屬偶極子在地面之上基本上水平延伸，處在離地面近似等于波 長X的十分之一的可調(diào)整高度上，以便有利于以寬波瓣垂直入射發(fā)射， 從而修改天線ATI1所提供的覆蓋區(qū)域。金屬單極子保證了寬的垂直 入射電離層的發(fā)射，而且發(fā)射近距離的地面波。于是，覆蓋區(qū)域具有 兩個區(qū)域。
參見圖5，所示的電離層發(fā)射天線ATI2主要包括基本上水平的金屬地平面、基本上水平的具有以黑矩形表示的可切換中央電抗的金 屬偶極子和兩個基本上垂直的將金屬偶極子架離地面之上的金屬天
線桿。天線ATI2僅向電離層發(fā)射方向性可調(diào)整的無線電波。
圖5中示出了金屬偶極子的兩個位置，金屬偶極子離地面的高度
可以在近似和近似3i/3之間改變，使發(fā)射可以垂直或傾斜入射，
從而修改天線ATI2所服務(wù)的覆蓋區(qū)域。
參見圖6，所示的電離層發(fā)射天線ATI3主要包括在基本上水平
的金屬地平面上方基本上垂直向上延伸的金屬螺旋線。天線ATI3向
電離層發(fā)射具有基本上垂直的方向性的圓極化波。
這種天線的輻射方向圖取決于螺旋線的高度。例如，如果螺旋線
的高度小，輻射方向圖就呈現(xiàn)為具有寬波瓣的方向性，像圖4所示的
具有金屬偶極子的電離層天線ATI1那樣。螺旋線的高度越大，表征
天線方向性的波瓣就越窄。天線ATI3用來為窄環(huán)形的本地覆蓋區(qū)域
提供服務(wù)。
參見圖7，所示的電離層發(fā)射天線ATI4主要包括處在基本上水 平的金屬地平面上方的垂直天線桿。天線ATI4發(fā)射方向性可調(diào)整的 朝向電離層的無線電波和很少的地面波。
垂直天線桿含有以黑矩形表示的電抗，它的值可變，用來按照以 受限傾斜入射定向的全向發(fā)射改變天線輻射方向圖的指向。它不能發(fā) 射垂直入射的波。此外，天線ATI4的輻射方向圖的特征是可以具有 一些有著不同的入射角的分離波瓣，以便為不同的環(huán)形覆蓋區(qū)域服 務(wù)。
參見圖8，所示的這些電離層反射波發(fā)射天線ATI4布置成相互
充分接近，以修改相位和/或功率分布，有利于發(fā)射傾斜入射的定向波。 與全向發(fā)射的單個天線ATI4不同，這一組天線ATI4具有方向
性上可適應(yīng)的輻射方向圖，以便以高增益為特定的覆蓋區(qū)域特別是預(yù)
定地域內(nèi)部的邊緣區(qū)域服務(wù)。
參見圖9，所示的beverage電離層天線ATI5發(fā)射米、百米或千
米量級可用波長X的短波、中波或長波，主要包括基本上水平的埋入地下的金屬地平面、接近地面基本上水平延伸的長金屬線、將長金屬 線的一端接至地平面的產(chǎn)生器和將長金屬線的另一端接至地平面的
負(fù)載。天線ATI5發(fā)射方向性可調(diào)整的朝向電離層的行波和少量地面 短波。
天線ATI5的輻射方向圖具有傾斜入射的窄波瓣。金屬線在離地 面近似為3或4米的高度上基本上水平地延伸，通常長度在3X至 之間，用來發(fā)射短波。改變線的長度可以改變天線的發(fā)射范圍。天線 ATI5為與諸如島嶼或城鎮(zhèn)之類的準(zhǔn)確定位的特定區(qū)域相應(yīng)的遠(yuǎn)覆蓋 區(qū)域服務(wù)。
以下將地面波天線和電離層天線分別標(biāo)為AS和ATI。
例如，空間波發(fā)射天線AE用來向大城市廣播短波。這些波以"點 到點"模式與需服務(wù)的區(qū)域成直線傳播?？臻g波天線通常配置在高處， 朝向需服務(wù)的區(qū)域。
空間波天線的方向性以機(jī)械方式(例如用轉(zhuǎn)軸)或以電方式(例 如用相移)控制。方向性是下傾的，以便減少這些天線不必要地發(fā)射 入電離層的無線電波。
空間波天線例如包括用來向不同方向發(fā)射的多個天線，諸如對數(shù) 周期天線、Yagi天線或平板天線。空間波天線還可以向以天線為中心 的盤狀區(qū)域全向發(fā)射。
圖10為中波在電離層的一些層內(nèi)傳播的示意圖。日間，太陽輻 射特別是紫外線使氣體粒子電離，將電子釋放入電離層。自由電子密 度隨著電離層的高度增大，電離層可分成三個主要的層D、 E和F。 以下作為舉例給出的高度相當(dāng)大的程度上與白天和黑夜、季節(jié)和太陽 的活動特別是易變太陽黑子的產(chǎn)生有關(guān)。
層D是最低的層，高度達(dá)到近似在50至70 km之間。層D在白 天顯現(xiàn)；但是含有空氣，其密度高到足以使離子和自由電子重新結(jié)合 從而吸收中波。傍晚，層D的自由電子的濃度迅速下降和消失，使中 波可以穿過，射向?qū)覧和F。
層E的高度達(dá)到近似在70至150 km之間。夜間，自由電子的濃度象層D內(nèi)的那樣迅速下降，但是層E不完全消失。
層F的高度達(dá)到近似在150至300 km之間。由于在這些高度上 空氣密度極低，離子和自由電子只是部分重新結(jié)合，從而層F在夜間 保持電離。
向電離層發(fā)射的無線電波在層D內(nèi)遭到與無線電波的頻率的平 方成反比的衰減。因此，低頻無線電波只是在夜間層D消失時才可到 達(dá)層E和F。隨著電離層的層E和F內(nèi)高度的增大，其中的自由電子 密度增大，使無線電波受到越來越強(qiáng)的折射。對于高的頻率，折射成 為足以使無線電波傳播的軌跡彎向地面；因此，層E和F反向散射無 線電波。
在電離層內(nèi)無線電波的反射情況與發(fā)射無線電波的入射角和頻 帶有關(guān)。例如，在夜間，以相對水平面小的入射角在高頻帶發(fā)射的無 線電波在層F的高度處反射，到達(dá)遠(yuǎn)離無線電波的發(fā)射點EM的稱為 夜間區(qū)域的覆蓋區(qū)域。在這個例子中，無線電波的接收點R離發(fā)射點 EM的距離在近似500 km到1500 km之間。
地面天線所發(fā)射的地面波具有隨著地球彎曲的軌跡，因為在地球 表面上的感應(yīng)電流使無線電波的波陣面傾斜。例如，由于在由地面組
成的介質(zhì)與由空氣組成的外部媒體之間的分離面處和在由天線的地 平面組成的埋入地下的金屬表面上的多重反射，地面波天線所產(chǎn)生的 地面波由地面帶引導(dǎo)。發(fā)射地面波的天線為稱為日間區(qū)域的覆蓋區(qū)域 服務(wù)，這個覆蓋區(qū)域例如寬為150km左右。
夜間，層D消失，向電離層發(fā)射的無線電波到達(dá)離無線電波的 發(fā)射點EM至少例如為500 km的覆蓋區(qū)域。然而，地面波天線具有 有限的作用距離，例如等于150km。因此存在接收不到從發(fā)射點EM 無論是用地面波天線還是用電離層天線發(fā)射的任何無線電波的寂靜 區(qū)域。夜間，寂靜區(qū)域覆蓋了例如從150km到500 km的區(qū)域。
日間，電離層天線所發(fā)射的無線電波可以到達(dá)發(fā)射同樣的無線電 波的地面波天線所服務(wù)的覆蓋區(qū)域。這導(dǎo)致接收同樣頻率的一些具有 不同相位的無線電波從而引起使無線電波接收質(zhì)量降低的破壞性干擾的衰落區(qū)域。
參見圖11,按照本發(fā)明設(shè)計的廣播系統(tǒng)包括中央服務(wù)器sc、與
中央服務(wù)器SC通信的數(shù)據(jù)庫BD、至少一個地面波天線AS、至少一 個電離層反射波天線ATI、至少一個空間波天線AE、 一些質(zhì)量接收 機(jī)RQ和干擾接收機(jī)RB。
中央服務(wù)器SC通過因特網(wǎng)型的電信網(wǎng)絡(luò)RT或通過專用電信線 路與這些天線和接收機(jī)通信。中央服務(wù)器形成天線系統(tǒng)的中央處理設(shè) 備，如以下要說明的那樣用來分析諸如所測無線電波特征CO之類的 數(shù)據(jù)和確定天線調(diào)整參數(shù)。
數(shù)據(jù)庫BD與中央服務(wù)器SC鏈接，也就是說，或者集成入中央 服務(wù)器SC，或者并入數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器通過本地或遠(yuǎn)地鏈路接到中 央服務(wù)器上。數(shù)據(jù)庫BD特別是包括與每個發(fā)射場地的傳播模式有關(guān) (即與每個發(fā)射天線有關(guān))的調(diào)整參數(shù)和按照不同的日期為每個場地 規(guī)定的系數(shù)。這些調(diào)整參數(shù)和系數(shù)根據(jù)傳播模式確定成基本上維護(hù)預(yù) 定的局部或全局覆蓋區(qū)域。
這些天線為各自的覆蓋區(qū)域服務(wù)，而這些天線例如以使幾乎接收 不到無線電波的寂靜地帶最少的方式組合在一起，為與預(yù)定地域TP 相應(yīng)的全體覆蓋區(qū)域服務(wù)。
一些質(zhì)量接收機(jī)RQ配置在諸如一個國家或地區(qū)的預(yù)定地域TP 各處，用來評估對各個發(fā)射天線AS、 ATI、 AE所發(fā)射的無線電波的 接收質(zhì)量。
此外，還在預(yù)定地域TP邊界之外和附近配置了一些千擾接收機(jī) RB，用來驗證專對與地域TP毗鄰的其他地域(諸如國家)的無線電 廣播業(yè)務(wù)是否受到各個天線AS、 ATI、 AE所發(fā)射的無線電波的干擾。
接收機(jī)RB例如只是在啟動無線電廣播業(yè)務(wù)或檢測到干擾時才 使用。
接收機(jī)RQ、 RB測量與天線AS、 ATI、 AE所發(fā)射的無線電波 的接收情況有關(guān)的表示諸如功率、脈沖響應(yīng)和信噪比之類的無線電波 接收質(zhì)量的無線電波特性CO。所測無線電波特性CO通過通信網(wǎng)路RT發(fā)送給中央服務(wù)器SC。
接收機(jī)RQ、 RB除了接收天線和各接收級之外各還包括測量特 性CO和將所測結(jié)果發(fā)送給服務(wù)器SC的硬件和軟件裝置。例如，這 些軟件和硬件裝置呈現(xiàn)為按照TCP傳送協(xié)議(傳送控制協(xié)議)發(fā)送 包括呈現(xiàn)為IP (因特網(wǎng)協(xié)議)分組的所測特性CO的數(shù)據(jù)的IP服務(wù) 器。
為了將節(jié)目廣播到預(yù)定地域TP各處， 一些廣播電臺發(fā)射各自頻 帶內(nèi)的短波和/或中波和/或長波。此外，這些無線電波按照與各個天 線AS、 ATI、 AE有關(guān)的不同傳播模式發(fā)射。
在"中心"模式，單個全向中心天線AS產(chǎn)生中波的地面波，以便 在白天覆蓋部分或完全包括預(yù)定地域TP的圓形區(qū)域。在夜里，中心 天線AS所產(chǎn)生的中波地面波具有較小的功率，從而覆蓋較小的圓形 區(qū)域；而處在預(yù)定地域TP周邊的定向天線AS以同步方式激活，以 便覆蓋中心天線服務(wù)不到的區(qū)域。例如，中心天線AS是"抗衰落"型 的，而周邊天線AC如圖1所示包括金屬地平面。作為另一個例子， 中心天線可以是產(chǎn)生短波的電離層反射波天線ATI.
在"周邊，，模式，處在預(yù)定地域TP的周邊的定向天線AS和/或 ATI以同步方式產(chǎn)生中波或長波的地面波，以便覆蓋預(yù)定地域TP。 天線AS例如是類型與"熱拉線"天線AS2相同的天線。
在"外界"模式，處在預(yù)定地域TP的周邊的產(chǎn)生中波或長波的定 向天線AS以同步方式激活，以便覆蓋預(yù)定地域TP。天線AS例如是 類型與"熱拉線，，天線AS2相同的天線，配置在島嶼或海上平臺，以便 利用水面的良好傳播條件。
在"限制，，模式，定向或全向輻射天線AE產(chǎn)生短波的空間波，有 規(guī)則地分布在預(yù)定地域TP各處，為相互分開的各自本地覆蓋區(qū)域服 務(wù)。這些天線以同步方式激活，用來覆蓋預(yù)定地域TP。例如，天線 AE是，，余割，，型的，不向地平線以上發(fā)射無線電波，以便限制發(fā)向地 平線以上的無線電波被電離層反射而引起的干擾現(xiàn)象。
一般說來，在預(yù)定地域TP的一些區(qū)域內(nèi)，接收在給定頻帶內(nèi)發(fā)射的與一個無線電節(jié)目有關(guān)的無線電波會受到由于接收到在同一頻 帶內(nèi)發(fā)射的但與至少一個其他無線電節(jié)目有關(guān)的其他無線電波而引 起的干擾。這些干擾現(xiàn)象主要發(fā)生在夜里，因為干擾無線電波在電離 層內(nèi)的傳播，這些干擾無線電波是從遠(yuǎn)離的發(fā)射場地廣播的，在也接 收與所述干擾無線電波干涉的其他無線電波的區(qū)域內(nèi)形成干擾。因 此，與無線電波有關(guān)的電磁場在一定區(qū)域內(nèi)由于本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中的其 他天線所發(fā)射的電離層反射波、地面波或空間波的傳播而局部得到增 強(qiáng)，以便使從例如其他國家發(fā)射的電離層反射波的千擾的影響最小。
此外，組成網(wǎng)絡(luò)的大量發(fā)射天線確保傳播的分集和適度的接收電 平，以便限制與電離層特性高度改變有關(guān)的干擾特別是由電離層波的 傳播引起的干擾現(xiàn)象。
現(xiàn)在參見圖12，所示的本發(fā)明的發(fā)射方法的休選實施例包括在 廣播系統(tǒng)內(nèi)自動執(zhí)行的步驟E1至E8。
在初始步驟E0，將實現(xiàn)本發(fā)明所需的數(shù)據(jù)存儲在與中心服務(wù)器 SC有關(guān)的數(shù)據(jù)庫BD內(nèi)。此外，天線ATI和/或AS和/或AE以各自 傳播模式發(fā)射無線電波。
與各個發(fā)射天線的傳播模式有關(guān)的調(diào)整參數(shù)存儲在數(shù)據(jù)庫BD 內(nèi)。調(diào)整參數(shù)涉及方向性、發(fā)射功率、極化和天線增益等，定期加以 估計，以為預(yù)定覆蓋區(qū)域服務(wù)。
數(shù)據(jù)庫BD還含有與預(yù)定地域TP有關(guān)的諸如地理、地質(zhì)和地形 信息和大城市布局的信息之類的數(shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)涉及氣象預(yù)測和電離 層性狀預(yù)報，特別是取決于太陽的按照例如季節(jié)、日子和時刻以及地 理位置的活動情況的預(yù)報。
根據(jù)以上信息，時間和日期數(shù)據(jù)按照不同的日期定義各發(fā)射場地 專用的系數(shù)，從而可以根據(jù)傳播模式確定局部或全體覆蓋區(qū)域。
調(diào)整參數(shù)以及時間和日期數(shù)據(jù)與意圖滿足在預(yù)定地域TP外的干 擾電平的要求和保證對在預(yù)定地域TP內(nèi)廣播的無線電廣播業(yè)務(wù)的接 收質(zhì)量的天線切換方案關(guān)聯(lián)。這些方案按照所測無線電波接收特性逐 漸修改，以便根據(jù)傳播模式建立在預(yù)定地域內(nèi)廣播無線電波的預(yù)測模型。
在步驟El,中心服務(wù)器SC選擇包括與在具有基本上相等的可 用波長的無線電波上發(fā)射的各無線電廣播業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的所有頻率的頻 帶。例如，提供包括分別與短波、中波和長波的頻率相應(yīng)的短波、中 波和長波的三個頻帶。
中央服務(wù)器SC然后選擇與所選頻帶兼容的傳播模式，以便對在 預(yù)定地域TP內(nèi)和外接收的與所選傳播模式有關(guān)的信號的質(zhì)量進(jìn)行測 試。
或者，選擇單個與一個無線電廣播業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的頻率，以便對以這 個頻率發(fā)射的無線電波所傳送的信號的質(zhì)量進(jìn)行測試。
在另一個實施例中，選擇不同的傳播模式和調(diào)制(編碼)模式， 以便同時進(jìn)行這些質(zhì)量測試。
在步驟E2，中央服務(wù)器SC按照所選傳播模式選擇配置在預(yù)定 地域TP內(nèi)的質(zhì)量接收機(jī)RQ和配置在預(yù)定地域TP外的干擾接收機(jī) RB。所選的接收機(jī)例如由服務(wù)器SC通過網(wǎng)絡(luò)RT自動激活，并適合 檢測由專用于所選傳播模式的天線發(fā)射的無線電波。
在步驟E3，接收機(jī)測量所發(fā)射的無線電波的特性CO。例如， 特性為接收功率、脈沖響應(yīng)和信噪比。
在預(yù)定地域TP的覆蓋區(qū)域內(nèi)，質(zhì)量接收機(jī)RQ將與廣播系統(tǒng)的 天線AS、 ATI、 AE所發(fā)射的無線電波有關(guān)的接收功率與覆蓋區(qū)域內(nèi) 的預(yù)定功率門限相比較，以根據(jù)接收質(zhì)量準(zhǔn)則檢驗與專用于預(yù)定地域 的無線電廣播業(yè)務(wù)有關(guān)的接收功率是否足夠。例如，特別是在夜里， 無線電廣播業(yè)務(wù)的接收質(zhì)量由于傳播其他國家所發(fā)射的電離層波所 引起的干擾而降低，因此與無線電廣播業(yè)務(wù)有關(guān)的接收功率必須足夠 高，以對抗這干擾。質(zhì)量接收機(jī)RQ還執(zhí)行測向器測量和評估所接收 的數(shù)字信號的比特出錯率。
在預(yù)定地域TP的邊界區(qū)域內(nèi)外，干擾接收機(jī)RB將與廣播系統(tǒng) 的天線AS、 ATI、 AE所發(fā)射的無線電波有關(guān)的接收功率與從覆蓋區(qū) 域毗鄰的不同地域發(fā)射的其他無線電波有關(guān)的接收功率相比較，以檢驗專用于毗鄰地域的無線電廣播業(yè)務(wù)是否受到一個或多個天線AS、 ATI、 AE所發(fā)射的無線電波的干擾。此外，干擾接收機(jī)RB還可以識 別引起外部干擾的天線和執(zhí)行測向器測量。
在步驟E4,接收機(jī)RQ和RB將所測特性CO發(fā)送給中央服務(wù) 器SC。例如，特性CO以IP分組形式通過網(wǎng)絡(luò)RT發(fā)送或者用電子 郵件或傳真發(fā)送，由中央服務(wù)器SC處的技術(shù)人員判處。特性CO可 以在預(yù)定時間特別是與例如日出和日落相應(yīng)的時間發(fā)送。
然后，中央服務(wù)器SC將所接收的特性CO存儲在數(shù)據(jù)庫BD內(nèi)， 以便豐富接收到的對天線AS、 ATI、 AE的無線電波的特性的詳細(xì)歷 史。這歷史是建立廣播無線電波的預(yù)測模型所必需的。
或者，所有的接收機(jī)RQ、 RB同時激活，以便不間斷和時常進(jìn) 行測量，以豐富數(shù)據(jù)庫BD。在這種情況下，接收到的所有特性按照 接收機(jī)和傳播模式分類。
在步驟E5，中央服務(wù)器SC根據(jù)包括在數(shù)據(jù)庫BD內(nèi)的信息特別 是根據(jù)無線電波廣播預(yù)測模型分析所接收的無線電波特性CO。中央 服務(wù)器特別是分析接收功率和將接收功率與預(yù)定功率門限相比較得 出的結(jié)果。
或者，中央服務(wù)器SC在接收到接收機(jī)所發(fā)送的特性CO后進(jìn)行 與廣播系統(tǒng)的天線所發(fā)射的無線電波的功率有關(guān)的各種比較。特別 是，中央服務(wù)器將與廣播系統(tǒng)的天線所發(fā)射的無線電波有關(guān)的接收功 率與覆蓋區(qū)域內(nèi)的預(yù)定功率門限相比較和與從剛在預(yù)定地域邊界外 的不同毗鄰地域發(fā)射的其他無線電波有關(guān)的接收功率相比較。
如果質(zhì)量準(zhǔn)則沒有滿足，中央服務(wù)器SC就確定需調(diào)整的與傳播 模式關(guān)聯(lián)的天線。例如，如果在預(yù)定地域TP內(nèi)信號整體接收白天太 弱而夜里受到干擾，就確定需調(diào)整的是使用"中心"傳播模式的"熱拉 線，，型中央天線AS。中央服務(wù)器將所接收的特性CO與用無線電波廣 播預(yù)測模型估計的特性相比較，以便評估滿足質(zhì)量準(zhǔn)則的天線調(diào)整參 數(shù)和適當(dāng)修改天線切換方案。
在步驟E6，中央服務(wù)器SC根據(jù)對所接收的特性CO的分析確定需發(fā)送給天線的天線調(diào)整參數(shù)PR。這些調(diào)整參數(shù)PR專用于符合所 關(guān)聯(lián)的傳播模式的各個天線。至少一個以下調(diào)整參數(shù)需發(fā)送給所確定 的各個天線所發(fā)射的無線電波的功率、頻率和極化，天線的位置、 取向和高度，以及天線方向性的傾角和切換情況。此外，對所接收的 特性CO的分析可以導(dǎo)致切換傳播模式，從而改變調(diào)整參數(shù)，使得某 些天線去活和再重新調(diào)整其他天線。
特別是將天線調(diào)整參數(shù)PR確定成使所選傳播模式適合不同覆蓋 區(qū)域的分布，以便使信號接收質(zhì)量和預(yù)定地域TP的總體覆蓋最佳。 此外，調(diào)整參數(shù)PR必須滿足在覆蓋區(qū)域內(nèi)和在遭受干擾的任何外部 區(qū)域內(nèi)所需的接收條件，也就是說使在預(yù)定地域TP內(nèi)和在毗鄰國家 或預(yù)定地域TP的覆蓋區(qū)域之外的任何地帶內(nèi)相互干擾最小。
在具有中心天線AS和"中心"模式的這個例子中，中央服務(wù)器修 改中心天線AS的方向性和增大中心天線AS的發(fā)射功率，以便保證 在預(yù)定地域TP內(nèi)的接收質(zhì)量。另一方面，如果中心天線AS引起對 專用于預(yù)定地域之外的其他地域的業(yè)務(wù)的干擾，中央服務(wù)器就降低中 心天線AS的發(fā)射功率，并激活處在預(yù)定地域TP的周邊的定向地面 波天線AS和使它對準(zhǔn)預(yù)定地域TP,或者激活處在預(yù)定地域TP周邊 的短距離空間波全向輻射天線AE。
如果接收地面波天線所發(fā)射的地面波在大城市內(nèi)夜里受到干擾， 可以局部性地激活其他定向或全向地面波天線AS來對抗干擾。
為了給出另一個例子，考慮在大城市內(nèi)廣播短波的空間波，而在 大城市外廣播中波的地面波或空間波。在大城市外，空間短波的功率 成為太弱，不能滿足接收質(zhì)量，而中波對于大城市這個特定區(qū)域是不 適合的。在這個例子中，中央服務(wù)器SC確定必須發(fā)射地面或空間中 波的大城市的周邊區(qū)域。因此，數(shù)字接收機(jī)可以迅速自動地從短波波 段切換到中波波段，或反之，以在最佳頻率上得到同樣的無線電廣播 服務(wù)。
中央服務(wù)器SC分析先前所發(fā)送的調(diào)整參數(shù)的歷史。如果盡管提 高了中波和/或長波的發(fā)射功率而在預(yù)定地域TP的一部分內(nèi)接收中波和/或長波繼續(xù)受到干擾，就可以激活空間波天線AE發(fā)射在預(yù)定地域 的所述部分內(nèi)接收不受干擾的短波。
在步驟E7，中央服務(wù)器SC將已經(jīng)確定的調(diào)整參數(shù)發(fā)送給先前 所確定的天線。例如，將為發(fā)射天線確定的調(diào)整參數(shù)PR納入通過網(wǎng) 絡(luò)RT發(fā)送的IP分組，由與發(fā)射天線連接的用作服務(wù)器SC遙控天線 的客戶機(jī)的控制單元自動判處。
或者，也可以是調(diào)整參數(shù)PR用電子郵件或傳真發(fā)送，由為天線 配備的控制發(fā)射場地的技術(shù)人員判處。
在步驟E8，由天線的控制單元根據(jù)發(fā)來的調(diào)整參數(shù)PR以機(jī)械 和/或電子方式控制天線的發(fā)射特性。
作為發(fā)射特性的例子，與發(fā)射天線AS、 ATI、 AE中的一個發(fā)射 天線有關(guān)的發(fā)射功率和/或調(diào)制(編碼)由與這個天線連接的控制單元 自動調(diào)整，而另一個發(fā)射天線的輻射方向圖由技術(shù)人員按照發(fā)來的諸 如相移和天線取向改變之類的調(diào)整參數(shù)手動調(diào)整。
步驟El至E8定期執(zhí)行，以更新中央服務(wù)器SC的數(shù)據(jù)庫BD和 改善無線電波廣播預(yù)測模型。此外，定期更新數(shù)據(jù)庫配合發(fā)射天線系 統(tǒng)內(nèi)所用的不同傳播模式，以便提供預(yù)定地域各處的最佳接收質(zhì)量和 不形成對預(yù)定地域外的干擾。
在這里所說明的發(fā)明涉及向各個覆蓋區(qū)域發(fā)射一些處在至少一 個頻帶內(nèi)的同步無線電波的方法和服務(wù)器SC。在一個優(yōu)選實現(xiàn)中， 本發(fā)明的方法的這些步驟由編入諸如中央服務(wù)器SC之類的數(shù)據(jù)處理 設(shè)備的計算機(jī)程序的指令確定。程序包括在所述程序裝入設(shè)備執(zhí)行時 對設(shè)備進(jìn)行操作來實現(xiàn)本發(fā)明的方法的這些步驟的程序指令。
因此，本發(fā)明同樣適用于計算機(jī)程序，特別是存儲在信息媒體內(nèi) 的適合實現(xiàn)本發(fā)明的計算機(jī)程序。
權(quán)利要求
1.一種由多個天線(AS，ATI，AE)將在至少一個頻帶內(nèi)的多個同步無線電波分別發(fā)射到其中接收機(jī)(RQ，RB)測量(E3)所發(fā)射的無線電波的特性(CO)的覆蓋區(qū)域(TP)的方法，其特征在于所述方法包括下列步驟接收機(jī)(RQ)將所測特性(CO)發(fā)送(E4)給中央處理設(shè)備(SC)；中央處理設(shè)備(SC)根據(jù)在覆蓋區(qū)域內(nèi)廣播無線電波的預(yù)測模型分析(E5)所接收的特性(CO)，以便確定(E6)天線的調(diào)整參數(shù)(PR)；中央服務(wù)器(SC)將所確定的調(diào)整參數(shù)發(fā)送(E7)給天線；以及根據(jù)調(diào)整參數(shù)(PR)控制(E8)天線。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其所述調(diào)整參數(shù)(PR)被確定成 使得在覆蓋區(qū)域內(nèi)由外部信號引起的干擾的影響最小，并使得天線所 發(fā)射的無線電波對覆蓋區(qū)域以外的區(qū)域的干擾最小。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其所述調(diào)整參數(shù)(PR)與天 線的方向性和發(fā)射功率有關(guān)。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其所述調(diào)整參數(shù)(PR) 與所發(fā)射的無線電波的傳播模式的切換有關(guān)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，包括在測量(E3) 和分析(E5)所接收的特性的步驟之一期間，將與天線(AS， ATI, AE )所發(fā)射的無線電波有關(guān)的接收功率與覆蓋區(qū)域內(nèi)的預(yù)定功率門限 相比較。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，包括在測量(E3 ) 和分析(E5)所接收的特性的步驟之一期間，將與天線(AS， ATI, AE )所發(fā)射的無線電波有關(guān)的接收功率與從毗鄰覆蓋區(qū)域的不同地域 發(fā)射的其他無線電波有關(guān)的接收功率相比較。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其所述特性(CO ) 包括接收功率、脈沖響應(yīng)和信噪比。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中發(fā)射在白天由 地面波天線(AS)實現(xiàn)，而在夜里由電離層天線(ATI)補(bǔ)足。
9. 一種用于將在至少一個頻帶內(nèi)的同步無線電波分別發(fā)射到其 中接收機(jī)(RQ， RB)測量(E3)所發(fā)射的無線電波的特性(CO) 的覆蓋區(qū)域(TP)的天線系統(tǒng)(AS， ATI, AE)，其特征在于所述 系統(tǒng)包括中央處理設(shè)備(SC)，用來根據(jù)廣播無線電波的預(yù)測模型分 析接收機(jī)(RQ， RB)所發(fā)送的所測特性(CO)，以便確定天線的調(diào) 整參數(shù)(PR)，并將所確定的調(diào)整參數(shù)(PR)發(fā)送給天線，從而根 據(jù)調(diào)整參數(shù)(PR)控制天線。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其所述天線中至少一個天線是地 面波天線(AS)。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其所述天線中至少一個天 線是電離層天線(ATI)。
12. 如權(quán)利要求9至11中任一項所述的系統(tǒng)，其所述天線中至 少一個天線是空間波天線(AE)。
13. —種適合在天線系統(tǒng)(AS, ATI， AE)的中央處理設(shè)備(SC) 內(nèi)執(zhí)行的計算機(jī)程序，所述天線系統(tǒng)將在至少一個頻帶內(nèi)的同步無線 電波分別發(fā)射到其中接收機(jī)(RQ， RB)測量(E3)所發(fā)射的無線電 波的特性的覆蓋區(qū)域(TP),其特征在于所述程序包括在所述程序裝 入所述處理^L備(SC)中并被執(zhí)行時實現(xiàn)下列步驟的指令根據(jù)在覆蓋區(qū)域內(nèi)廣播無線電波的預(yù)測模型分析接收機(jī)(RQ， RB )所發(fā)送的所測特性(CO )，以便確定(E6 )天線的調(diào)整參數(shù)(PR); 以及將所確定的調(diào)整參數(shù)(PR)發(fā)送(E7)給天線，以便根據(jù)調(diào)整 參數(shù)(PR)控制(E8)天線。
全文摘要
為了在預(yù)定地域內(nèi)廣播一些在至少一個頻帶內(nèi)的同步無線電波，天線(AS，ATI，AE)向各自的覆蓋區(qū)域發(fā)射無線電波，在這些覆蓋區(qū)域內(nèi)有一些接收機(jī)(RQ，RB)，用來測量所發(fā)射的無線電波的特性和將所測特性發(fā)送給中央服務(wù)器(SC)。服務(wù)器根據(jù)在地域內(nèi)廣播無線電波的預(yù)測模型分析這些特性(CO)，以便確定天線的調(diào)整參數(shù)。服務(wù)器將調(diào)整參數(shù)發(fā)送給天線，對天線進(jìn)行控制，以便提供無線電廣播業(yè)務(wù)的較好分集和按照不同的無線電波傳播模式優(yōu)化覆蓋區(qū)域。
文檔編號H04B7/02GK101310453SQ200680042852
公開日2008年11月19日 申請日期2006年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者F·雅坎, P·皮奧萊, P-Y·熱澤凱爾 申請人:Tdf公司