ITU-R-P.533-8-建议书

1ITU-RP.533-8建议书ITU-RP.533-8建议书HF传播预测方法*（ITU-R223/3号研究课题）（1978-1982-1990-1992-1994-1995-1999-2001-2005）国际电联无线电通信全会，考虑到a）对比ITU-R数据库D1的测试表明本建议书的附件1的方法具有与其他更复杂方法类似的精度；b）为了该方法的实际应用需要发送和接收天线的性能特性方面的信息**;c）已用公式表示了相关的计算机编码且无线电通信局已可使用，建议1附件1中的信息应用于频率在2和30MHz之间的天波传播的计算机预测;2主管部门和ITU-R应努力改进预测方法，以改善操作的简便程度和提高精度。附件1目录1引言2控制点的位置3基本和工作最高可用频率3.1基本最高可用频率3.2E层临界频率（foE）3.3E层基本MUF3.4F2层特性3.5F2层基本MUF*本建议书中有关预测步骤的计算机程序（REC533），可从与无线电通信第3研究组有关的ITU-R网站部分获得。**涉及有关的计算机程序的天线的范围的详细资料可从国际电联获得；细节参见ITU-RBS.705建议书。2ITU-RP.533-8建议书3.5.1最低阶模3.5.1.1路径长达dmax（km）3.5.1.2路径大于dmax（km）3.5.2高阶模（路径长达9000km）3.5.2.1路径长达dmax（km）3.5.2.2路径大于dmax（km）3.6路径工作MUF4E层最高屏蔽频率（fs）5中间天波场强5.1路径长达7000km5.1.1模的考虑5.1.2仰角5.1.3场强确定5.1.4时延5.2路径长于9000km5.3路径在7000和9000km之间6中间可用接收机功率7月中间信噪比8对其他时间百分数的天波场强、可用接收机信号功率和信噪比9最低可用频率（LUF）10基本电路可靠性（BCR）1引言这一用于约2MHz和30MHz频率之间可靠性和兼容性估算的传播预测方法，是由ex-CCIR的临时工作组6/12于1983年首次提出的，此后为了规划将HF波段分配给广播业务，由ex-CCIR、ITU-R、广播和其他组织在世界无线电管理大会的第二次会议（1987年，日内瓦）（WARCHFBC-87）上进行了更细致的考虑。该程序对长达7000km的路径进行了射线路径分析，超过9000km时应用了从拟合到测量数据的组合模经验公式，在7000-9000km距离范围内则是这两种方法的平滑过渡。确定了月中间基本MUF、入射天波场强和来自给定增益的无损耗接收天线的可用接收机功率。信号强度对照ITU-R测量数据库进行了标准化。该方法需要确定若干电离层特性和在规定的“控制点”的传播参数。3ITU-RP.533-8建议书2控制点的位置假设传播是沿发射机和接收机位置之间的大圆路径通过E模（直至4000km范围）和F2模（对所有距离）进行的。根据路径长度和反射层，选择的控制点示于表1中。表1确定基本MUF、E层屏蔽、射线路径镜反射高度和电离层吸收的控制点的位置a）基本MUF和相关的电子回转频率路径长度D(km)E模F2模0D≤2000MM2000D≤4000T+1000，R–1000–2000D≤dmax–MDdmax–T+d0/2,R–d0/2b）E层屏蔽路径长度D(km)F2模0D≤2000M2000D9000T+1000，R–1000c）射线路径镜反射高度路径长度D(km)F2模0D≤dmaxMdmaxD9000T+d0/2，M，R–d0/2d）电离层吸收和相关的电子回转频率路径长度D(km)E模F2模0D≤2000MM2000D≤4000T+1000，M，R–1000–2000D≤dmax–T+1000，M，R–1000dmaxD9000–T+1000，T+d0/2，M，R–d0/2，R–1000M：路径中间点T：发射机位置R：接收机位置dmax：F2模的最大跳跃长度d0：最低阶模的跳跃长度距离单位为km。4ITU-RP.533-8建议书3基本和工作最高可用频率估算工作MUF、无线电业务允许的可接受的最高工作频率分为两个步骤：第一步，从对电离层参数的考虑估算基本MUF，第二步，确定允许频率在MUF之上的传播机制的校正因子。3.1基本最高可用频率根据相应的电离层临界频率和一个对应跳跃长度的因子估算各种传播模式的基本MUF。在考虑E模和F2模二者时，最低阶E模和F2模的较高的两个基本MUF给出路径的基本MUF。3.2E层临界频率(foE)foE按照ITU-RP.1239建议书的规定确定。3.3E层基本MUF在表1a）所提示的控制点估算foE且对于2000-4000km的路径长度选择较低的值。那么在长度大于D的路径n跳E模的基本MUF由下式给出：secfoEMUF)(EDn⋅=i110(1)其中i110是一跳长度d=D/n的110km的半跳镜反射高度的入射角。路径的E层基本MUF是对最低阶E模的E（D）MUF值。3.4F2层特性电离层特性的数值表示foF2和M（3000）F2，当太阳—指数值R12=0和100时，每个月的这一数值出自于ITU-RP.1239建议书，其中磁场是在300km高度估算的。对于所需要的倍数和表1a）所给出的控制点，奥斯陆系数用于确定这些值。在R12=0和150之间对主要的指数值应用线性内插或外插（见ITU-RP.371建议书)。对较高的太阳黑子活动，仅在foF2的情况R12设置为等于150。3.5F2层基本MUF3.5.1最低阶模3.5.1.1路径长达dmax（km）最低阶模的阶数n0利用由以下公式在半路径控制点推导出的镜反射高度hr通过几何考虑来确定：小小选较或km,500km1762F)3000(M4901−=rh(2)5ITU-RP.533-8建议书对该模，F2层基本MUF也是该路径的F2层基本MUF，计算公式为：−+⋅−+=xamHdddfBCCDn122foF)1(1MUF)(2F30000(3)其中：fH：在300km高度对表1a）中给出的各适当控制点算出的电子回转频率的值65432096.0181.0088.0090.0424.0591.074.0ZZZZZZCd+++−−−=(4)其中maxddZ/21−=()()303.0/1/688900/49720/2140126107804642−+−++=Bxxxdmax(5)+⋅+=9635.1–x7.854sin005.00215.0]4–]2F)3000(M[[124.0–2F)3000(M2B(6)其中：d=D/n0和dmax，单位都为kmC3000：当D=3000km时的Cd的值x=foF2/foE或2，选较大者foE的计算如§3.3中所述。3.5.1.2路径大于dmax(km)对于路径长度D的最低阶模n0F2（D）MUF的基本MUF，其值等于由公式（3）对表1a）中给的两个控制点确定出的F2（dmax）MUF值中的较低值。它也是路径的基本MUF。3.5.2高阶模(路径长达9000km)3.5.2.1路径长达dmax(km)一个n跳模的F2层基本MUF，对于跳跃长度d=D/n，在表1a）中给的半路径控制点对利用公式（3）至（6）计算。3.5.2.2路径大于dmax(km)一个n跳模的F2层基本MUF，根据F2（dmax）MUF与一个取决于公式中模的各跳跃长度和最低可能阶模的距离比例因数计算。0MUF)(2FMUF)(F2nnmaxM/MdDn⋅=(7)其中Mn/Mn0由公式（3）推导如下：MUF2FMUF2F00(D)n(d)nMMnn=(8)选择在表1a）的两个控制点计算出的较低的值。6ITU-RP.533-8建议书3.6路径工作MUF路径工作MUF对于F2模是较大的工作MUF，而对于E模就是工作MUF。对于F2模，工作MUF=基本MUF。其中Rop由ITU-RP.1240建议书的表1给出。对于E模，工作MUF等于基本MUF。对于超过工作天数10%的MUF的估算用因子1.15乘以中间工作MUF来得到，而对于90%的天数的，则用ITU-RP.1240建议书第7节表2中F模情况所给出的适当因子相乘后得到。在E模的场合，合适的因子分别为1.05和0.95。4E层最高屏蔽频率(fs)F2模的E层屏蔽频率考虑的是长达9000km的路径。路径中点的foE值（对于长达2000km的路径），或路径的各端两个1000km的控制点中foE值较大的一个（对于大于2000km的路径），用于进行最大屏蔽频率的计算（见表1b））。ifssecfoE05.1=(9)而：+∆=rFhRRi00cosarcsin(10)其中：i：高度hr=110km时的倾角R0：地球半径，6371km∆F：F2层模的仰角(由公式（11）计算)。5中间天波场强预测场强是月内所有天数的月中值。5.1路径长达7000km5.1.1模的考虑选择了多达3种的E模（仅对长达4000km的路径）和多达6种的F2模，每种都满足以下所有各条准则：E模—是跳跃长度长达2000km的最低阶模，或是后面两个较高阶模之一；—对于从高度hr=110km的镜反射，从公式（11）算出的仰角≥3°。F2模—是一跳长度长达d0（km）的最低阶模或后面五个较高阶模之一；7ITU-RP.533-8建议书—对于由公式（2）确定的高度hr的镜反射，从公式（11）算出的仰角≥3°，公式（2）中M（3000）F2是在半路径（路径长达dmax（km））或在foF2具有较低值时表1c）给出的控制点处估算的（路径dmax达到9000km）；—具有按§4所述估算出的比工作频率低的E层最高屏蔽频率。5.1.2仰角仰角适用于包括那些高于基本MUF的所有频率，由下式算出：+=∆00002cosec–2cotarctanRdhRRRdr(11)其中：d：用d=D/n算出的n跳模的跳跃长度hr：等效平面镜反射高度对于E模，hr=110km对于F2模，hr看作是时间、位置和跳跃长度的函数。对于F2模的镜反射高度hr计算如下，其中：foE/2foFx=且316–2F)3000(M4901MH∆+=150)25–(096.04.1–18.012RyM+=∆且y=x或1.8，选较大者。a）对于x3.33和xr=f/foF2≥1，其中f是波频率：hr=h或800km，选较小者(12)其中：h=A1+B12.4−a对于B1和a≥0否则=A1+B1而A1=140+(H−47)E1()11117150AFHB−−+=6.07506.06870.009707.0231+−+−=rrrxxxEF1则为：2.021.191.1050.3303.3295.12862.112341+=−+−+−=rrrrrxFxxxxF对于xr≤1.71对于xr1.718ITU-RP.533-8建议书且a随距离d和跳跃距离ds而变化：)140/()(+−=HddasGHds)43(160:++=其其7.373.4447.9015.6350.19102.2234≤−+−+−=rrrrrxxxxxG于对25.19=G7.3rx于对b)对于x3.33和xr1：hr=h或800km，选较小者(13)其中：0222≥+=BbBAh于对否则22BA+=而22)47(151EHA−+=222)24(141AFHB−−+=1936.000583.01906.022++=ZZE162.0883.0645.022++=ZZF其中：Z=xr或0.1，选较大者，且b随归一化的距离df、Z和H而变化：1378.0834.875.15535.7234+−−+−=ffffddddb其中：小小选较或;65.0)140(Z115.0+=Hddfc)对于x≤3.33：小小选较或,km800115dUJHrh++=(14)而07.1613.16863.57126.023+−+−=yyyJ且6.332.25102.1)111()80(108−