河南省800MHz數(shù)字集群頻率使用規(guī)劃

馬濤 麻倩

摘 要：本文針對(duì)鄭州市的數(shù)字集群系統(tǒng)分共網(wǎng)、專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行容量設(shè)計(jì)、覆蓋設(shè)計(jì)和頻率需求測(cè)算，了解了一個(gè)城市對(duì)集群頻率的需求，進(jìn)而再對(duì)整個(gè)省的頻率使用方案進(jìn)行規(guī)劃。通過(guò)本次頻率規(guī)劃，使河南省寶貴的集群頻率資源能夠得到合理有效的利用，為無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)的頻率指配提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字集群；頻率規(guī)劃；共網(wǎng)；專(zhuān)網(wǎng)

頻率規(guī)劃與頻率復(fù)用模型、系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)覆蓋和用戶(hù)容量設(shè)計(jì)密切相關(guān)。

由于頻率在各個(gè)地市可以復(fù)用，因此在進(jìn)行共網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)頻率規(guī)劃時(shí)，各集群網(wǎng)對(duì)頻率的需求以滿(mǎn)足一個(gè)省內(nèi)大城市的集群覆蓋需求為參照進(jìn)行頻率規(guī)劃。鄭州作為河南的省會(huì)城市，面積大、需求高，因此本規(guī)劃以滿(mǎn)足鄭州的集群覆蓋需求為參照進(jìn)行頻率規(guī)劃。

1 頻率分配思路

頻率分配思路及考慮因素如下：

（1）引導(dǎo)和推動(dòng)河南省數(shù)字集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展；

（2）滿(mǎn)足各種體制的需要；

（3）將省內(nèi)816-82lMHz/861-866MHz頻段（頻段號(hào)從401-600）進(jìn)行劃分；

（4）考慮滿(mǎn)足數(shù)字集群共網(wǎng)和專(zhuān)網(wǎng)的通信需求，分配時(shí)盡量按頻段連續(xù)分配給頻率使用單位；

（5）設(shè)置集群基站應(yīng)采用小功率、低天線(xiàn)，提高頻率復(fù)用率；

（6）本次規(guī)劃方案應(yīng)符合國(guó)家對(duì)共網(wǎng)與專(zhuān)網(wǎng)頻率使用的相關(guān)規(guī)定，與之沖突的應(yīng)逐步進(jìn)行調(diào)整；

（7）在省內(nèi)2x5MHz的800MHz數(shù)字集群頻率資源滿(mǎn)足不了需要時(shí)，酌情向國(guó)家無(wú)線(xiàn)電管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)?jiān)黾宇l率。

2 覆蓋規(guī)劃

2.1 覆蓋設(shè)計(jì)方法

頻率規(guī)劃是在基站覆蓋設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過(guò)覆蓋設(shè)計(jì)可以大致了解鄭州市數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)所需基站數(shù)量和分布情況。

覆蓋設(shè)計(jì)首先需要確定合適的傳播模型、取定覆蓋參數(shù)，通過(guò)鏈路預(yù)算確定覆蓋范圍和基站數(shù)量；其次根據(jù)話(huà)務(wù)密度劃分的不同區(qū)域，對(duì)基站進(jìn)行初始布局，確定基站的經(jīng)緯度；最后將設(shè)定的覆蓋參數(shù)和基站經(jīng)緯度輸入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件，通過(guò)軟件完成無(wú)線(xiàn)覆蓋預(yù)測(cè)計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果反復(fù)調(diào)整以上各種參數(shù)，直至得到滿(mǎn)意的覆蓋預(yù)測(cè)要求。

覆蓋設(shè)計(jì)要考慮三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)：覆蓋場(chǎng)強(qiáng)、覆蓋半徑，邊緣可通概率，這些參數(shù)又與下面各類(lèi)參數(shù)有關(guān)：系統(tǒng)余量、快衰落及人為噪聲引起的惡化量的儲(chǔ)備、各類(lèi)損耗、路損、基站天線(xiàn)輸入功率、天線(xiàn)參數(shù)、分集增益、塔放、移動(dòng)臺(tái)射頻性能、上下行鏈路平衡的計(jì)算等。

2.2 覆蓋基站規(guī)模

最大鏈路損耗代入Okunmura-Hata模型后可以得到最大覆蓋半徑，也就是小區(qū)半徑，通過(guò)計(jì)算可以得到小區(qū)覆蓋面積和需要的基站數(shù)，由鄭州市總面積可以估算出覆蓋所需基站數(shù)量為70個(gè)。

3 頻率復(fù)用規(guī)劃

從理論上來(lái)講，小區(qū)覆蓋是一種近似六邊形的覆蓋區(qū)域，多個(gè)這種小區(qū)組合在一起形成一個(gè)小區(qū)群，每個(gè)這樣的一群小區(qū)適用一組頻率，在整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)這一組頻率及小區(qū)群的同時(shí)復(fù)用。

根據(jù)資料，上海、北京等特大城市的政務(wù)網(wǎng)采用23小區(qū)復(fù)用，可以得到比較滿(mǎn)意的效果。若采用19小區(qū)復(fù)用，則是最低的要求。鄭州城市的無(wú)線(xiàn)環(huán)境較上海、北京等特大城市要好得多，高層建筑對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的阻擋沒(méi)有上海、北京那樣嚴(yán)重。因此在對(duì)鄭州市800MHz數(shù)字集群通信系統(tǒng)的頻率復(fù)用設(shè)計(jì)時(shí)，采用19小區(qū)復(fù)用完全可以滿(mǎn)足要求。

4 頻率需求

4.1 系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量目標(biāo)

（1）網(wǎng)絡(luò)容量。我們根據(jù)歷史及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)鄭州市共網(wǎng)數(shù)字集群市場(chǎng)規(guī)模約1.89～2.72萬(wàn)戶(hù)，專(zhuān)網(wǎng)數(shù)字集群市場(chǎng)規(guī)模約0.14～0.2萬(wàn)戶(hù)，因此，鄭州市共網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量：30000戶(hù)。

（2）通信概率。主要街道、路面的通信概率：>95%。

（3）系統(tǒng)服務(wù)等級(jí)。無(wú)線(xiàn)信道呼叫等待概率：45%。

（4）呼叫建立時(shí)間。系統(tǒng)內(nèi)呼叫建立時(shí)間：≤500ms。

4.2 呼叫模型

（1）用戶(hù)分配比例為：調(diào)度呼叫85%，電話(huà)呼叫10%，數(shù)據(jù)呼叫5%。

（2）調(diào)度用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量：0.012Erl/戶(hù)；

（3）電話(huà)互聯(lián)忙時(shí)話(huà)務(wù)量：0.018Erl/戶(hù)；

（4）數(shù)據(jù)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量：0.01Erl/戶(hù)；

（5）集群用戶(hù)忙時(shí)平均話(huà)務(wù)量=0.012×85%+0.018×10%+0.01×5%=0.0125Erl/戶(hù)。

4.3 頻率需求

從頻率規(guī)劃的角度，基站數(shù)量估算只需以省會(huì)城市鄭州為例進(jìn)行即可滿(mǎn)足全省頻率規(guī)劃的需要，根據(jù)基站規(guī)模估算，鄭州市覆蓋基站數(shù)為70個(gè)。

因此按上述基站數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，平均每基站話(huà)務(wù)量為3.63～5.21Erl。根據(jù)Erl表可知，每基站需要信道數(shù)為7～9個(gè)。如果采用TETRA體制組建商用共網(wǎng)（注：GoTa體制無(wú)需規(guī)劃，但需要根據(jù)每載扇能支持的用戶(hù)數(shù)量規(guī)劃所需要的頻譜量），則平均每基站所需載頻數(shù)量為3對(duì)。假定共網(wǎng)平均組呼發(fā)起基站數(shù)量為2個(gè)。如采用19小區(qū)復(fù)用模式，考慮5%的余量，則共網(wǎng)所需頻率約為120對(duì)。

5 頻率分配方案

本次規(guī)劃的頻點(diǎn)范圍為401-600號(hào)，在制定數(shù)字集群通信頻率使用規(guī)劃時(shí)，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)考慮不同數(shù)字集群系統(tǒng)（體制）之間所需的頻率保護(hù)帶寬。

5.1 共用800MHz集群通信網(wǎng)頻率分配方案

根據(jù)上述頻率需求測(cè)算，可知共網(wǎng)需120對(duì)頻點(diǎn)，因此，本著以“共網(wǎng)為主，專(zhuān)網(wǎng)為輔”的原則，在保證專(zhuān)網(wǎng)需要的前提下，頻率分配向共網(wǎng)傾斜，共網(wǎng)使用該頻段低端的頻率，共網(wǎng)指配401～540，共140對(duì)頻點(diǎn)，3.5MHz帶寬。

公安、國(guó)家安全等部門(mén)的專(zhuān)用集群通信系統(tǒng)使用350MHz和380MHz頻段的專(zhuān)用頻率。若需要使用800MHz集群通信系統(tǒng)，則可利用虛擬專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)加入面向社會(huì)服務(wù)的數(shù)字集群共網(wǎng)平臺(tái)，但要自行采取保密措施。城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)和政務(wù)網(wǎng)等建議使用數(shù)字集群共網(wǎng)平臺(tái)。

5.2 專(zhuān)用800MHz集群通信網(wǎng)頻率分配方案

專(zhuān)網(wǎng)在816—821MHz/861—866MHz頻段中從高端向低端安排，專(zhuān)網(wǎng)分配25KHz的信道60對(duì)，分配的頻段為865.9875-864.5125，即600-541號(hào)之間的頻點(diǎn)。

專(zhuān)網(wǎng)需要連續(xù)頻率時(shí)，應(yīng)將覆蓋范圍予以限制.不影響總體規(guī)劃。

5.3 800MHz集群模轉(zhuǎn)數(shù)規(guī)劃

河南省模擬集群系統(tǒng)通過(guò)近兩年的大力清理，模擬集群系統(tǒng)占用的頻點(diǎn)得到有效的釋放，目前在使用的模擬集群系統(tǒng)，建議針對(duì)不同安全等級(jí)的模擬集群用戶(hù)，采用多種措施鼓勵(lì)用戶(hù)盡快模轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)入共網(wǎng)，比如可以采取回購(gòu)頻率、收回沒(méi)有充分使用的頻點(diǎn)等。在共網(wǎng)指配的140對(duì)頻點(diǎn)中，10對(duì)作為模轉(zhuǎn)數(shù)的頻點(diǎn)，頻點(diǎn)號(hào)為401～410。

5.4 各地市頻率的協(xié)調(diào)

河南省內(nèi)相鄰地市之間頻點(diǎn)的使用為防止干擾，應(yīng)分隔開(kāi)來(lái)，如一個(gè)地市，可從規(guī)劃頻段內(nèi)低號(hào)開(kāi)始使用，另一個(gè)地市則可從規(guī)劃頻段內(nèi)的高號(hào)開(kāi)始使用。

不同城市間的專(zhuān)網(wǎng)和共網(wǎng)可使用同一頻段，只需注意相鄰地市頻點(diǎn)的使用順序；同一城市內(nèi)的不同集群網(wǎng)絡(luò)之間的頻點(diǎn)使用也應(yīng)考慮防止鄰近頻點(diǎn)的干擾合理分配。

6 結(jié)論

本次規(guī)劃針對(duì)專(zhuān)用網(wǎng)、共用網(wǎng)，將200對(duì)頻點(diǎn)的5MHz帶寬總體進(jìn)行規(guī)劃，在實(shí)際頻率分配中，對(duì)于共用數(shù)字集群網(wǎng)，從200對(duì)頻率的低端頻點(diǎn)開(kāi)始向高端分配，共分配140對(duì)頻點(diǎn)，即401-540號(hào)頻點(diǎn)；對(duì)于專(zhuān)用數(shù)字集群網(wǎng)，從200對(duì)頻率的高端頻點(diǎn)開(kāi)始向低端分配，共分配60對(duì)頻點(diǎn)，即600-541號(hào)頻點(diǎn)。同一地區(qū)不可能同時(shí)使用4種技術(shù)體制，可根據(jù)用戶(hù)選用的技術(shù)體制，做適當(dāng)調(diào)整，以推動(dòng)河南省800MHz數(shù)字集群通信的發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]1992年1月30日發(fā)布的《800兆赫無(wú)線(xiàn)集群通信系統(tǒng)頻率使用管理暫行規(guī)定》（國(guó)無(wú)管[1992]3號(hào)）.

[2]2000年12月28日公布的我國(guó)《數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)體制》標(biāo)準(zhǔn).

[3]2001年3月22日發(fā)布的信無(wú)簡(jiǎn)函[2001]35號(hào).

[4]2001年7月發(fā)布的《關(guān)于800MHz集群頻率使用管理有關(guān)事宜的通知》（信部無(wú)[2001]518號(hào)）.

[5]2002年至2003年，相繼發(fā)布的《關(guān)于調(diào)整800MHz集群系統(tǒng)頻道配置方式有關(guān)問(wèn)題的通知》[2002]387和《關(guān)于調(diào)整800MHz集群頻率使用管理有關(guān)問(wèn)題的通知》[2003]112文件.

[6]2007年4月3日發(fā)布的關(guān)于《800MHz數(shù)字集群通信頻率臺(tái)（站）管理規(guī)定》（信部無(wú)[2007]173號(hào)）的通知.