關(guān)于集群通信系統(tǒng)的頻道指配與頻率復(fù)用

一、相關(guān)概念

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13622《無(wú)線電管理術(shù)語(yǔ)（Terminology for radio regulation）》中，對(duì)于（無(wú)線電頻率或無(wú)線電頻道的）指配（assignment）的定義是：主管部門(mén)將無(wú)線電頻率或無(wú)線電頻道批準(zhǔn)給無(wú)線電臺(tái)在規(guī)定條件下使用。指配應(yīng)包括指配頻率（assigned frequency）和指配頻帶（assigned frequency band），其具體定義詳見(jiàn)下表1。頻帶也可稱為頻道或信道。

表1：指配頻率和指配頻帶的定義

在了解關(guān)于集群通信系統(tǒng)的頻道指配模式前，對(duì)上述相關(guān)概念的了解至關(guān)重要。

欲更多了解無(wú)線電管理術(shù)語(yǔ)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。

二、頻道指配模式

頻道指配原則是指n個(gè)頻道成為一個(gè)共用頻道組工作時(shí)應(yīng)具備的條件，而頻道指配模式則是頻道組與服務(wù)區(qū)的隸屬關(guān)系。頻道指配原則最根本的要求是兩條：一是指被指配的n個(gè)共用頻道所占用的總帶寬最小，二是指被指配的n個(gè)共用頻道受到的干擾最小。頻道指配模式分為固定頻道指配模式、動(dòng)態(tài)頻道指配模式、混合頻道指配模式。由于集群通頻網(wǎng)的最基本網(wǎng)絡(luò)單元是大區(qū)制的基站系統(tǒng)，而它的頻道指配又是以固定指配為基本模式，則在此模式下，通常有無(wú)互調(diào)干擾（一般為無(wú)三階互調(diào)）指配和等間隔指配兩種指配原則。

1、無(wú)三階互調(diào)干擾指配

所謂無(wú)三階互調(diào)干擾指配就是要尋找一個(gè)由n個(gè)頻道組成的、無(wú)三階互調(diào)干擾的、所占用帶寬最小（記為M）的頻道組，顯然M也就是這個(gè)頻道組中最大的頻道序號(hào)。目前國(guó)內(nèi)外采用兩種類型的頻道組：一是頻道組內(nèi)各元素的差值大于等于1，即允許差值為1的頻道組，稱它為Ⅰ型頻道組，詳見(jiàn)表2-1-1；二是頻道組內(nèi)各元素的差值大于等于2，即避免差值為1的頻道組，稱它為Ⅱ型頻道組，詳見(jiàn)表2-1-2。它們的最小占用頻道數(shù)分別記為M_Ⅰ和M_Ⅱ。

表2-1-1：無(wú)三階互調(diào)Ⅰ型頻道組

表2-1-2：無(wú)三階互調(diào)Ⅱ型頻道組

大家知道，一個(gè)單位服務(wù)區(qū)（一個(gè)定向或全向發(fā)射天線所覆蓋的無(wú)線服務(wù)區(qū)）需配備n個(gè)頻道應(yīng)具備下表2-1-3所示的5條要求。而無(wú)三階互調(diào)干擾指配的頻道組僅僅是該頻道組內(nèi)的各頻道間不會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào)，并不能完全滿足上述5條要求，因此在實(shí)際中很少使用。

表2-1-3：一個(gè)單位服務(wù)區(qū)需配備n個(gè)頻道應(yīng)具備的要求

2、等間隔指配

依據(jù)原CCIR 901報(bào)告，集群通頻系統(tǒng)的頻道指配采用的是互調(diào)最小的等間隔頻道指配，以減少區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)部的互調(diào)產(chǎn)物。以當(dāng)前發(fā)射天線共用器的技術(shù)條件，最小相鄰頻道間隔為20個(gè)頻道。

三、我國(guó)集群通信的頻道等間隔指配

1、射頻工作頻段

依據(jù)我國(guó)無(wú)線電管理部門(mén)在2007年發(fā)布的《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)），我國(guó)數(shù)字集群通信系統(tǒng)應(yīng)使用800MHz專用頻段，其頻率范圍是：806~821MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)，基地臺(tái)收）和851~866MHz（移動(dòng)臺(tái)收，基地臺(tái)發(fā)）兩段收發(fā)間隔為45MHz，收發(fā)各占用帶寬15MHz。

欲詳細(xì)了解《800MHz數(shù)字集群通信頻率臺(tái)（站）管理規(guī)定》具體內(nèi)容的請(qǐng)進(jìn)入。

2、具體的指配

按照等間隔指配模式，對(duì)于800MHz專用頻段，每個(gè)頻道按25KHz等間隔分配，可共分為600個(gè)頻道。為了充分利用頻譜，將800MHz集群專用頻段按每段為5MHz劃分為三段，具體詳見(jiàn)下表3-2-1，即600個(gè)頻道分成3段，每段200個(gè)頻道，每200個(gè)頻道等間隔指配，又將每段200個(gè)頻道分成10個(gè)大組，每個(gè)大組20個(gè)頻道，大組內(nèi)頻道間隔為10個(gè)頻道。再將每個(gè)大組分成4個(gè)小組，標(biāo)記為1、2、3、4，每小組5個(gè)頻道，而小組內(nèi)間隔為40個(gè)頻道，還可將每個(gè)大組分成兩個(gè)中組（分別由1、2小組和3、4小組組成），每個(gè)中組10個(gè)頻道，而組內(nèi)間隔正好為20個(gè)頻道。因此，第一段頻道分組序號(hào)與頻道號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-2-2所示；第二段或第三段頻道的200個(gè)頻道的分組序號(hào)和頻道序號(hào)，僅在表3-2-2分組序號(hào)上加10和20，頻道序號(hào)上加200和400。此時(shí)，其頻道號(hào)與頻道中心頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系式應(yīng)符合下表3-2-3的要求。

表3-2-1：800 MHz集群專用頻段的分段

表3-2-2：800 MHz專用頻段200個(gè)頻道等間隔指配表

表3-2-3：800 MHz專用頻段的頻道號(hào)與頻道中心頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系式

3、具體的使用

在實(shí)際使用中，若所需的頻道數(shù)不超過(guò)5個(gè)時(shí)，可選一個(gè)小組并使用一副發(fā)射天線；若需要的頻道數(shù)不超過(guò)10個(gè)時(shí)，可選一個(gè)中組，但必須是1、2或是3、4小組所組成，也使用一副發(fā)射天線；若需要的頻道數(shù)不超過(guò)20個(gè)時(shí)，可選一個(gè)大組，為了滿足發(fā)射天線共用器所要求的20 個(gè)頻道的間隔，則需要兩副發(fā)射天線，一副供第1中組使用，另一副供第2中組使用，這兩副天線無(wú)論是同桿架設(shè)（如垂直放置）還是異桿架設(shè)（如水平放置）都必須有一定的距離。無(wú)論使用5頻道、10頻道、20頻道，均只需使用一副接收天線（不含分集天線）。

事實(shí)上，原信息產(chǎn)業(yè)部于2002年9月2日曾發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整800 MHz集群系統(tǒng)頻道配置方式的有關(guān)問(wèn)題的通知》（信部無(wú)[2002]387號(hào)），對(duì)我國(guó)集群通信使用的800 MHz頻段分成兩段進(jìn)行規(guī)劃、分配或指配管理，其頻段、頻道號(hào)、頻點(diǎn)數(shù)、適用范圍及管理權(quán)屬等詳見(jiàn)下表3-3。工信部的信部無(wú)[2007] 173號(hào)管理規(guī)定也有相同的要求。

表3-3：我國(guó)800 MHz集群系統(tǒng)頻道的分配（按組網(wǎng)類型）

四、我國(guó)集群通信的頻道復(fù)用

規(guī)模較小的集群通信網(wǎng)一般不考慮頻率復(fù)用。對(duì)于較大規(guī)模的集群通信網(wǎng)，若可用的頻道數(shù)量有限，服務(wù)區(qū)超過(guò)一個(gè)基站覆蓋范圍而需要設(shè)置多個(gè)基站或用戶數(shù)量較多，頻道數(shù)量不能滿足要求時(shí)，可考慮采用頻率復(fù)用方式。在工程設(shè)計(jì)中，可利用地形、地物的地理隔離作用，滿足同頻道干擾保護(hù)比的要求，實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。在工程設(shè)計(jì)中可根據(jù)實(shí)際情況，選擇頻率復(fù)用方式，根據(jù)服務(wù)區(qū)類型通常情況下采用的頻率復(fù)用方式可按下表4-1選用。

表4-1：800 MHz數(shù)字集群通信系統(tǒng)的頻率復(fù)用方式的選擇

頻率復(fù)用應(yīng)滿足同頻道干擾保護(hù)比（R）的要求，在基站區(qū)半徑為r（km）時(shí)，同頻復(fù)用距離D（單位為km）的計(jì)算為下式。實(shí)際上，要求滿足同頻道干擾保護(hù)比（R）≥21dB時(shí)，D應(yīng)≥4.35r；此時(shí)，結(jié)合表4-1的各種頻率復(fù)用方式，D與r 的關(guān)系應(yīng)如下表4-2所示。

R≤40lg [（D-r）/r]