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摘 要：本文针对郑州市的数字集群系统分共网、专网进行容量设计、覆盖设计和频率需求测算，了解了一个城市对集群频率的需求，进而再对整个省的频率使用方案进行规划。通过本次频率规划，使河南省宝贵的集群频率资源能够得到合理有效的利用，为无线电管理部门的频率指配提供有价值的参考。
关键词：数字集群；频率规划；共网；专网
频率规划与频率复用模型、系统无线覆盖和用户容量设计密切相关。
由于频率在各个地市可以复用，因此在进行共网和专网频率规划时，各集群网对频率的需求以满足一个省内大城市的集群覆盖需求为参照进行频率规划。郑州作为河南的省会城市，面积大、需求高，因此本规划以满足郑州的集群覆盖需求为参照进行频率规划。
1 频率分配思路
频率分配思路及考虑因素如下：
（1）引导和推动河南省数字集群产业发展；
（2）满足各种体制的需要；
（3）将省内816-82lMHz/861-866MHz频段（频段号从401-600）进行划分；
（4）考虑满足数字集群共网和专网的通信需求，分配时尽量按频段连续分配给频率使用单位；
（5）设置集群基站应采用小功率、低天线，提高频率复用率；
（6）本次规划方案应符合国家对共网与专网频率使用的相关规定，与之冲突的应逐步进行调整；
（7）在省内2x5MHz的800MHz数字集群频率资源满足不了需要时，酌情向国家无线电管理机构申请增加频率。
2 覆盖规划
2.1 覆盖设计方法
频率规划是在基站覆盖设计的基础上进行的。通过覆盖设计可以大致了解郑州市数字集群网络所需基站数量和分布情况。
覆盖设计首先需要确定合适的传播模型、取定覆盖参数，通过链路预算确定覆盖范围和基站数量；其次根据话务密度划分的不同区域，对基站进行初始布局，确定基站的经纬度；最后将设定的覆盖参数和基站经纬度输入网络规划软件，通过软件完成无线覆盖预测计算，并根据计算结果反复调整以上各种参数，直至得到满意的覆盖预测要求。
覆盖设计要考虑三个设计参数：覆盖场强、覆盖半径，边缘可通概率，这些参数又与下面各类参数有关：系统余量、快衰落及人为噪声引起的恶化量的储备、各类损耗、路损、基站天线输入功率、天线参数、分集增益、塔放、移动台射频性能、上下行链路平衡的计算等。
2.2 覆盖基站规模
最大链路损耗代入Okunmura-Hata模型后可以得到最大覆盖半径，也就是小区半径，通过计算可以得到小区覆盖面积和需要的基站数，由郑州市总面积可以估算出覆盖所需基站数量为70个。
3 频率复用规划
从理论上来讲，小区覆盖是一种近似六边形的覆盖区域，多个这种小区组合在一起形成一个小区群，每个这样的一群小区适用一组频率，在整个系统的服务区内实现对这一组频率及小区群的同时复用。
根据资料，上海、北京等特大城市的政务网采用23小区复用，可以得到比较满意的效果。若采用19小区复用，则是最低的要求。郑州城市的无线环境较上海、北京等特大城市要好得多，高层建筑对无线信号的阻挡没有上海、北京那样严重。因此在对郑州市800MHz数字集群通信系统的频率复用设计时，采用19小区复用完全可以满足要求。
4 频率需求
4.1 系统服务质量目标
（1）网络容量。我们根据历史及经验数据，预测郑州市共网数字集群市场规模约1.89～2.72万户，专网数字集群市场规模约0.14～0.2万户，因此，郑州市共网系统设计容量：30000户。
（2）通信概率。主要街道、路面的通信概率：>95%。
（3）系统服务等级。无线信道呼叫等待概率：45%。
（4）呼叫建立时间。系统内呼叫建立时间：≤500ms。
4.2 呼叫模型
（1）用户分配比例为：调度呼叫85%，电话呼叫10%，数据呼叫5%。
（2）调度用户忙时话务量：0.012Erl/户；
（3）电话互联忙时话务量：0.018Erl/户；
（4）数据用户忙时话务量：0.01Erl/户；
（5）集群用户忙时平均话务量=0.012×85%+0.018×10%+0.01×5%=0.0125Erl/户。
4.3 频率需求
从频率规划的角度，基站数量估算只需以省会城市郑州为例进行即可满足全省频率规划的需要，根据基站规模估算，郑州市覆盖基站数为70个。
因此按上述基站数量进行计算，平均每基站话务量为3.63～5.21Erl。根据Erl表可知，每基站需要信道数为7～9个。如果采用TETRA体制组建商用共网（注：GoTa体制无需规划，但需要根据每载扇能支持的用户数量规划所需要的频谱量），则平均每基站所需载频数量为3对。假定共网平均组呼发起基站数量为2个。如采用19小区复用模式，考虑5%的余量，则共网所需频率约为120对。
5 频率分配方案
本次规划的频点范围为401-600号，在制定数字集群通信频率使用规划时，根据有关标准考虑不同数字集群系统（体制）之间所需的频率保护带宽。
5.1 共用800MHz集群通信网频率分配方案
根据上述频率需求测算，可知共网需120对频点，因此，本着以“共网为主，专网为辅”的原则，在保证专网需要的前提下，频率分配向共网倾斜，共网使用该频段低端的频率，共网指配401～540，共140对频点，3.5MHz带宽。
公安、国家安全等部门的专用集群通信系统使用350MHz和380MHz频段的专用频率。若需要使用800MHz集群通信系统，则可利用虚拟专网技术加入面向社会服务的数字集群共网平台，但要自行采取保密措施。城市应急联动和政务网等建议使用数字集群共网平台。 5.2 专用800MHz集群通信网频率分配方案
专网在816—821MHz/861—866MHz频段中从高端向低端安排，专网分配25KHz的信道60对，分配的频段为865.9875-864.5125，即600-541号之间的频点。
专网需要连续频率时，应将覆盖范围予以限制.不影响总体规划。
5.3 800MHz集群模转数规划
河南省模拟集群系统通过近两年的大力清理，模拟集群系统占用的频点得到有效的释放，目前在使用的模拟集群系统，建议针对不同安全等级的模拟集群用户，采用多种措施鼓励用户尽快模转数，转入共网，比如可以采取回购频率、收回没有充分使用的频点等。在共网指配的140对频点中，10对作为模转数的频点，频点号为401～410。
5.4 各地市频率的协调
河南省内相邻地市之间频点的使用为防止干扰，应分隔开来，如一个地市，可从规划频段内低号开始使用，另一个地市则可从规划频段内的高号开始使用。
不同城市间的专网和共网可使用同一频段，只需注意相邻地市频点的使用顺序；同一城市内的不同集群网络之间的频点使用也应考虑防止邻近频点的干扰合理分配。
6 结论
本次规划针对专用网、共用网，将200对频点的5MHz带宽总体进行规划，在实际频率分配中，对于共用数字集群网，从200对频率的低端频点开始向高端分配，共分配140对频点，即401-540号频点；对于专用数字集群网，从200对频率的高端频点开始向低端分配，共分配60对频点，即600-541号频点。同一地区不可能同时使用4种技术体制，可根据用户选用的技术体制，做适当调整，以推动河南省800MHz数字集群通信的发展。
[参考文献]
[1]1992年1月30日发布的《800兆赫无线集群通信系统频率使用管理暂行规定》（国无管[1992]3号）.
[2]2000年12月28日公布的我国《数字集群移动通信系统体制》标准.
[3]2001年3月22日发布的信无简函[2001]35号.
[4]2001年7月发布的《关于800MHz集群频率使用管理有关事宜的通知》（信部无[2001]518号）.
[5]2002年至2003年，相继发布的《关于调整800MHz集群系统频道配置方式有关问题的通知》[2002]387和《关于调整800MHz集群频率使用管理有关问题的通知》[2003]112文件.
[6]2007年4月3日发布的关于《800MHz数字集群通信频率台（站）管理规定》（信部无[2007]173号）的通知.
关键词：数字集群；频率规划；共网；专网
频率规划与频率复用模型、系统无线覆盖和用户容量设计密切相关。
由于频率在各个地市可以复用，因此在进行共网和专网频率规划时，各集群网对频率的需求以满足一个省内大城市的集群覆盖需求为参照进行频率规划。郑州作为河南的省会城市，面积大、需求高，因此本规划以满足郑州的集群覆盖需求为参照进行频率规划。
1 频率分配思路
频率分配思路及考虑因素如下：
（1）引导和推动河南省数字集群产业发展；
（2）满足各种体制的需要；
（3）将省内816-82lMHz/861-866MHz频段（频段号从401-600）进行划分；
（4）考虑满足数字集群共网和专网的通信需求，分配时尽量按频段连续分配给频率使用单位；
（5）设置集群基站应采用小功率、低天线，提高频率复用率；
（6）本次规划方案应符合国家对共网与专网频率使用的相关规定，与之冲突的应逐步进行调整；
（7）在省内2x5MHz的800MHz数字集群频率资源满足不了需要时，酌情向国家无线电管理机构申请增加频率。
2 覆盖规划
2.1 覆盖设计方法
频率规划是在基站覆盖设计的基础上进行的。通过覆盖设计可以大致了解郑州市数字集群网络所需基站数量和分布情况。
覆盖设计首先需要确定合适的传播模型、取定覆盖参数，通过链路预算确定覆盖范围和基站数量；其次根据话务密度划分的不同区域，对基站进行初始布局，确定基站的经纬度；最后将设定的覆盖参数和基站经纬度输入网络规划软件，通过软件完成无线覆盖预测计算，并根据计算结果反复调整以上各种参数，直至得到满意的覆盖预测要求。
覆盖设计要考虑三个设计参数：覆盖场强、覆盖半径，边缘可通概率，这些参数又与下面各类参数有关：系统余量、快衰落及人为噪声引起的恶化量的储备、各类损耗、路损、基站天线输入功率、天线参数、分集增益、塔放、移动台射频性能、上下行链路平衡的计算等。
2.2 覆盖基站规模
最大链路损耗代入Okunmura-Hata模型后可以得到最大覆盖半径，也就是小区半径，通过计算可以得到小区覆盖面积和需要的基站数，由郑州市总面积可以估算出覆盖所需基站数量为70个。
3 频率复用规划
从理论上来讲，小区覆盖是一种近似六边形的覆盖区域，多个这种小区组合在一起形成一个小区群，每个这样的一群小区适用一组频率，在整个系统的服务区内实现对这一组频率及小区群的同时复用。
根据资料，上海、北京等特大城市的政务网采用23小区复用，可以得到比较满意的效果。若采用19小区复用，则是最低的要求。郑州城市的无线环境较上海、北京等特大城市要好得多，高层建筑对无线信号的阻挡没有上海、北京那样严重。因此在对郑州市800MHz数字集群通信系统的频率复用设计时，采用19小区复用完全可以满足要求。
4 频率需求
4.1 系统服务质量目标
（1）网络容量。我们根据历史及经验数据，预测郑州市共网数字集群市场规模约1.89～2.72万户，专网数字集群市场规模约0.14～0.2万户，因此，郑州市共网系统设计容量：30000户。
（2）通信概率。主要街道、路面的通信概率：>95%。
（3）系统服务等级。无线信道呼叫等待概率：45%。
（4）呼叫建立时间。系统内呼叫建立时间：≤500ms。
4.2 呼叫模型
（1）用户分配比例为：调度呼叫85%，电话呼叫10%，数据呼叫5%。
（2）调度用户忙时话务量：0.012Erl/户；
（3）电话互联忙时话务量：0.018Erl/户；
（4）数据用户忙时话务量：0.01Erl/户；
（5）集群用户忙时平均话务量=0.012×85%+0.018×10%+0.01×5%=0.0125Erl/户。
4.3 频率需求
从频率规划的角度，基站数量估算只需以省会城市郑州为例进行即可满足全省频率规划的需要，根据基站规模估算，郑州市覆盖基站数为70个。
因此按上述基站数量进行计算，平均每基站话务量为3.63～5.21Erl。根据Erl表可知，每基站需要信道数为7～9个。如果采用TETRA体制组建商用共网（注：GoTa体制无需规划，但需要根据每载扇能支持的用户数量规划所需要的频谱量），则平均每基站所需载频数量为3对。假定共网平均组呼发起基站数量为2个。如采用19小区复用模式，考虑5%的余量，则共网所需频率约为120对。
5 频率分配方案
本次规划的频点范围为401-600号，在制定数字集群通信频率使用规划时，根据有关标准考虑不同数字集群系统（体制）之间所需的频率保护带宽。
5.1 共用800MHz集群通信网频率分配方案
根据上述频率需求测算，可知共网需120对频点，因此，本着以“共网为主，专网为辅”的原则，在保证专网需要的前提下，频率分配向共网倾斜，共网使用该频段低端的频率，共网指配401～540，共140对频点，3.5MHz带宽。
公安、国家安全等部门的专用集群通信系统使用350MHz和380MHz频段的专用频率。若需要使用800MHz集群通信系统，则可利用虚拟专网技术加入面向社会服务的数字集群共网平台，但要自行采取保密措施。城市应急联动和政务网等建议使用数字集群共网平台。 5.2 专用800MHz集群通信网频率分配方案
专网在816—821MHz/861—866MHz频段中从高端向低端安排，专网分配25KHz的信道60对，分配的频段为865.9875-864.5125，即600-541号之间的频点。
专网需要连续频率时，应将覆盖范围予以限制.不影响总体规划。
5.3 800MHz集群模转数规划
河南省模拟集群系统通过近两年的大力清理，模拟集群系统占用的频点得到有效的释放，目前在使用的模拟集群系统，建议针对不同安全等级的模拟集群用户，采用多种措施鼓励用户尽快模转数，转入共网，比如可以采取回购频率、收回没有充分使用的频点等。在共网指配的140对频点中，10对作为模转数的频点，频点号为401～410。
5.4 各地市频率的协调
河南省内相邻地市之间频点的使用为防止干扰，应分隔开来，如一个地市，可从规划频段内低号开始使用，另一个地市则可从规划频段内的高号开始使用。
不同城市间的专网和共网可使用同一频段，只需注意相邻地市频点的使用顺序；同一城市内的不同集群网络之间的频点使用也应考虑防止邻近频点的干扰合理分配。
6 结论
本次规划针对专用网、共用网，将200对频点的5MHz带宽总体进行规划，在实际频率分配中，对于共用数字集群网，从200对频率的低端频点开始向高端分配，共分配140对频点，即401-540号频点；对于专用数字集群网，从200对频率的高端频点开始向低端分配，共分配60对频点，即600-541号频点。同一地区不可能同时使用4种技术体制，可根据用户选用的技术体制，做适当调整，以推动河南省800MHz数字集群通信的发展。
[参考文献]
[1]1992年1月30日发布的《800兆赫无线集群通信系统频率使用管理暂行规定》（国无管[1992]3号）.
[2]2000年12月28日公布的我国《数字集群移动通信系统体制》标准.
[3]2001年3月22日发布的信无简函[2001]35号.
[4]2001年7月发布的《关于800MHz集群频率使用管理有关事宜的通知》（信部无[2001]518号）.
[5]2002年至2003年，相继发布的《关于调整800MHz集群系统频道配置方式有关问题的通知》[2002]387和《关于调整800MHz集群频率使用管理有关问题的通知》[2003]112文件.
[6]2007年4月3日发布的关于《800MHz数字集群通信频率台（站）管理规定》（信部无[2007]173号）的通知.