关于集群通信系统的频道指配与频率复用

一、相关概念

在国家标准GB/T 13622《无线电管理术语（Terminology for radio regulation）》中，对于（无线电频率或无线电频道的）指配（assignment）的定义是：主管部门将无线电频率或无线电频道批准给无线电台在规定条件下使用。指配应包括指配频率（assigned frequency）和指配频带（assigned frequency band），其具体定义详见下表1。频带也可称为频道或信道。

表1：指配频率和指配频带的定义

在了解关于集群通信系统的频道指配模式前，对上述相关概念的了解至关重要。

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二、频道指配模式

频道指配原则是指n个频道成为一个共用频道组工作时应具备的条件，而频道指配模式则是频道组与服务区的隶属关系。频道指配原则最根本的要求是两条：一是指被指配的n个共用频道所占用的总带宽最小，二是指被指配的n个共用频道受到的干扰最小。频道指配模式分为固定频道指配模式、动态频道指配模式、混合频道指配模式。由于集群通频网的最基本网络单元是大区制的基站系统，而它的频道指配又是以固定指配为基本模式，则在此模式下，通常有无互调干扰（一般为无三阶互调）指配和等间隔指配两种指配原则。

1、无三阶互调干扰指配

所谓无三阶互调干扰指配就是要寻找一个由n个频道组成的、无三阶互调干扰的、所占用带宽最小（记为M）的频道组，显然M也就是这个频道组中最大的频道序号。目前国内外采用两种类型的频道组：一是频道组内各元素的差值大于等于1，即允许差值为1的频道组，称它为Ⅰ型频道组，详见表2-1-1；二是频道组内各元素的差值大于等于2，即避免差值为1的频道组，称它为Ⅱ型频道组，详见表2-1-2。它们的最小占用频道数分别记为M_Ⅰ和M_Ⅱ。

表2-1-1：无三阶互调Ⅰ型频道组

表2-1-2：无三阶互调Ⅱ型频道组

大家知道，一个单位服务区（一个定向或全向发射天线所覆盖的无线服务区）需配备n个频道应具备下表2-1-3所示的5条要求。而无三阶互调干扰指配的频道组仅仅是该频道组内的各频道间不会产生三阶互调，并不能完全满足上述5条要求，因此在实际中很少使用。

表2-1-3：一个单位服务区需配备n个频道应具备的要求

2、等间隔指配

依据原CCIR 901报告，集群通频系统的频道指配采用的是互调最小的等间隔频道指配，以减少区域间和区域内部的互调产物。以当前发射天线共用器的技术条件，最小相邻频道间隔为20个频道。

三、我国集群通信的频道等间隔指配

1、射频工作频段

依据我国无线电管理部门在2007年发布的《800MHz数字集群通信频率台（站）管理规定》（信部无[2007] 173号），我国数字集群通信系统应使用800MHz专用频段，其频率范围是：806~821MHz（移动台发，基地台收）和851~866MHz（移动台收，基地台发）两段收发间隔为45MHz，收发各占用带宽15MHz。

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2、具体的指配

按照等间隔指配模式，对于800MHz专用频段，每个频道按25KHz等间隔分配，可共分为600个频道。为了充分利用频谱，将800MHz集群专用频段按每段为5MHz划分为三段，具体详见下表3-2-1，即600个频道分成3段，每段200个频道，每200个频道等间隔指配，又将每段200个频道分成10个大组，每个大组20个频道，大组内频道间隔为10个频道。再将每个大组分成4个小组，标记为1、2、3、4，每小组5个频道，而小组内间隔为40个频道，还可将每个大组分成两个中组（分别由1、2小组和3、4小组组成），每个中组10个频道，而组内间隔正好为20个频道。因此，第一段频道分组序号与频道号的对应关系如表3-2-2所示；第二段或第三段频道的200个频道的分组序号和频道序号，仅在表3-2-2分组序号上加10和20，频道序号上加200和400。此时，其频道号与频道中心频率的对应关系式应符合下表3-2-3的要求。

表3-2-1：800 MHz集群专用频段的分段

表3-2-2：800 MHz专用频段200个频道等间隔指配表

表3-2-3：800 MHz专用频段的频道号与频道中心频率的对应关系式

3、具体的使用

在实际使用中，若所需的频道数不超过5个时，可选一个小组并使用一副发射天线；若需要的频道数不超过10个时，可选一个中组，但必须是1、2或是3、4小组所组成，也使用一副发射天线；若需要的频道数不超过20个时，可选一个大组，为了满足发射天线共用器所要求的20 个频道的间隔，则需要两副发射天线，一副供第1中组使用，另一副供第2中组使用，这两副天线无论是同杆架设（如垂直放置）还是异杆架设（如水平放置）都必须有一定的距离。无论使用5频道、10频道、20频道，均只需使用一副接收天线（不含分集天线）。

事实上，原信息产业部于2002年9月2日曾发布了《关于调整800 MHz集群系统频道配置方式的有关问题的通知》（信部无[2002]387号），对我国集群通信使用的800 MHz频段分成两段进行规划、分配或指配管理，其频段、频道号、频点数、适用范围及管理权属等详见下表3-3。工信部的信部无[2007] 173号管理规定也有相同的要求。

表3-3：我国800 MHz集群系统频道的分配（按组网类型）

四、我国集群通信的频道复用

规模较小的集群通信网一般不考虑频率复用。对于较大规模的集群通信网，若可用的频道数量有限，服务区超过一个基站覆盖范围而需要设置多个基站或用户数量较多，频道数量不能满足要求时，可考虑采用频率复用方式。在工程设计中，可利用地形、地物的地理隔离作用，满足同频道干扰保护比的要求，实现频率复用。在工程设计中可根据实际情况，选择频率复用方式，根据服务区类型通常情况下采用的频率复用方式可按下表4-1选用。

表4-1：800 MHz数字集群通信系统的频率复用方式的选择

频率复用应满足同频道干扰保护比（R）的要求，在基站区半径为r（km）时，同频复用距离D（单位为km）的计算为下式。实际上，要求满足同频道干扰保护比（R）≥21dB时，D应≥4.35r；此时，结合表4-1的各种频率复用方式，D与r 的关系应如下表4-2所示。

R≤40lg [（D-r）/r]