第5講 頻率規(guī)劃理論

1、第五章第五章 頻率規(guī)劃理論頻率規(guī)劃理論參考書目：參考書目：鐘章隊(duì)鐘章隊(duì).鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)理論鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)理論樊昌信樊昌信.通信原理通信原理馬玉珉馬玉珉.通信系統(tǒng)理論通信系統(tǒng)理論李少杰李少杰. GSM-R系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃方法的研系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃方法的研究及應(yīng)用究及應(yīng)用劉秋妍劉秋妍.基于粗糙集灰色聚類理論的基于粗糙集灰色聚類理論的GSM-R系統(tǒng)系統(tǒng)頻率規(guī)劃研究頻率規(guī)劃研究主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：5.1 蜂窩移動通信系統(tǒng)特性及覆蓋方式蜂窩移動通信系統(tǒng)特性及覆蓋方式5.2 頻率規(guī)劃概述頻率規(guī)劃概述5.3 鐵路頻率規(guī)劃分布鐵路頻率規(guī)劃分布5.1蜂窩移動通信系統(tǒng)特性及覆蓋方

2、式蜂窩移動通信系統(tǒng)特性及覆蓋方式頻率規(guī)劃頻率規(guī)劃為整個(gè)系統(tǒng)中的所有基站選擇和分配信道為整個(gè)系統(tǒng)中的所有基站選擇和分配信道組的設(shè)計(jì)過程。組的設(shè)計(jì)過程。 頻率受限是蜂窩系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的約束條件。頻頻率受限是蜂窩系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的約束條件。頻率規(guī)劃提高系統(tǒng)容量的最根本的措施，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重率規(guī)劃提高系統(tǒng)容量的最根本的措施，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)要環(huán)節(jié), , 良好的頻率規(guī)劃是保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的基礎(chǔ)。良好的頻率規(guī)劃是保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的基礎(chǔ)。 影響頻率規(guī)劃的因素主要有兩個(gè)方面：一方面是頻影響頻率規(guī)劃的因素主要有兩個(gè)方面：一方面是頻率利用率率利用率, , 另一方面就是干擾。如何達(dá)到頻率利用率和另一方面就是干

3、擾。如何達(dá)到頻率利用率和通信質(zhì)量的平衡是無線頻率規(guī)劃必須解決的問題。通信質(zhì)量的平衡是無線頻率規(guī)劃必須解決的問題。移動通信網(wǎng)的區(qū)域覆蓋方式分為兩類：移動通信網(wǎng)的區(qū)域覆蓋方式分為兩類：一類是小容量的大區(qū)制；一類是小容量的大區(qū)制；另一類是大容量的小區(qū)制。另一類是大容量的小區(qū)制。 大區(qū)制大區(qū)制將一個(gè)服務(wù)區(qū)作為一個(gè)將一個(gè)服務(wù)區(qū)作為一個(gè)無線無線區(qū)，區(qū)，由一個(gè)基站由一個(gè)基站覆蓋，在無障礙物的開闊地帶覆蓋，在無障礙物的開闊地帶, , 基站采用全向天線。為基站采用全向天線。為了增大基站的無線電波覆蓋范圍了增大基站的無線電波覆蓋范圍, , 保證移動臺接收到基保證移動臺接收到基站的信號質(zhì)量良好，基站天線需要架設(shè)得很

4、高，達(dá)幾十站的信號質(zhì)量良好，基站天線需要架設(shè)得很高，達(dá)幾十米至百余米；發(fā)射功率也很大米至百余米；發(fā)射功率也很大, , 一般為一般為50W50W200W200W；覆；覆蓋半徑為蓋半徑為30km30km50km50km。 大區(qū)制的優(yōu)點(diǎn)大區(qū)制的優(yōu)點(diǎn): : 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)成本低。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)成本低。適用于中小城市、工適用于中小城市、工礦區(qū)以及專業(yè)部門。礦區(qū)以及專業(yè)部門。 大區(qū)制的缺點(diǎn)大區(qū)制的缺點(diǎn): : 只有一個(gè)基站，頻道數(shù)很有限只有一個(gè)基站，頻道數(shù)很有限, , 因此通信容量不大、因此通信容量不大、可容納的用戶數(shù)為幾十至幾百個(gè)、不適合用戶數(shù)量很大可容納的用戶數(shù)為幾十至幾百個(gè)、不適合用戶數(shù)量很大

5、的服務(wù)區(qū)。的服務(wù)區(qū)。 小區(qū)制是將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小無線區(qū)小區(qū)制是將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小無線區(qū), , 每每個(gè)小無線區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，形成一個(gè)無線小區(qū)，這些小個(gè)小無線區(qū)設(shè)置一個(gè)基站，形成一個(gè)無線小區(qū)，這些小區(qū)組合在一起構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)，小區(qū)制區(qū)組合在一起構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)，小區(qū)制基站的覆蓋半徑一般為一百米到三千米?；镜母采w半徑一般為一百米到三千米。小區(qū)制的優(yōu)點(diǎn)小區(qū)制的優(yōu)點(diǎn): : 組網(wǎng)靈活組網(wǎng)靈活, ,適合組建大規(guī)模大容量的移動通信系統(tǒng)。適合組建大規(guī)模大容量的移動通信系統(tǒng)。 基站覆蓋范圍小基站覆蓋范圍小, , 基站和移動臺的發(fā)射功率都可以降低?；竞鸵苿优_的發(fā)射功率都

6、可以降低。小區(qū)制的缺點(diǎn)小區(qū)制的缺點(diǎn): : 當(dāng)用戶移動時(shí)將頻繁地從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個(gè)小區(qū)當(dāng)用戶移動時(shí)將頻繁地從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個(gè)小區(qū), , 移移動臺也需要頻繁地自動更換工作頻道。動臺也需要頻繁地自動更換工作頻道。 由于基站數(shù)量多，控制技術(shù)復(fù)雜，小區(qū)制移動通信網(wǎng)絡(luò)由于基站數(shù)量多，控制技術(shù)復(fù)雜，小區(qū)制移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)成本較高。的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)成本較高。 蜂窩移動通信系統(tǒng)是一種由大量的無線蜂窩狀基站覆蜂窩移動通信系統(tǒng)是一種由大量的無線蜂窩狀基站覆蓋小區(qū)組成的無線移動通信系統(tǒng)。其思想是用許多小蓋小區(qū)組成的無線移動通信系統(tǒng)。其思想是用許多小功率的發(fā)射機(jī)來代替單個(gè)的大功率發(fā)射機(jī)，每一個(gè)小功率

7、的發(fā)射機(jī)來代替單個(gè)的大功率發(fā)射機(jī)，每一個(gè)小的覆蓋區(qū)只提供服務(wù)范圍內(nèi)的一小部分覆蓋。的覆蓋區(qū)只提供服務(wù)范圍內(nèi)的一小部分覆蓋。 蜂窩的思想自蜂窩的思想自2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代誕生以來解決了有限頻率年代誕生以來解決了有限頻率資源為更多用戶服務(wù)的重大問題?，F(xiàn)代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)資源為更多用戶服務(wù)的重大問題。現(xiàn)代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)更具有低功率發(fā)射和小覆蓋區(qū)域、頻率復(fù)用、靈活地更具有低功率發(fā)射和小覆蓋區(qū)域、頻率復(fù)用、靈活地提高系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)密度的適應(yīng)性等多方面特性。提高系統(tǒng)容量、業(yè)務(wù)密度的適應(yīng)性等多方面特性。 使用蜂窩移動系統(tǒng)的目的在于提高頻譜效率。頻率復(fù)使用蜂窩移動系統(tǒng)的目的在于提高頻譜效率。頻率復(fù)用是一種概

8、念，而小區(qū)分裂是另一種概念。用是一種概念，而小區(qū)分裂是另一種概念。 隨著城市建設(shè)和用戶數(shù)的增加，在高用戶密度地區(qū)，隨著城市建設(shè)和用戶數(shù)的增加，在高用戶密度地區(qū)，將小區(qū)面積劃小，或?qū)⑿^(qū)中的基站全向天線改為定將小區(qū)面積劃小，或?qū)⑿^(qū)中的基站全向天線改為定向天線，使每個(gè)小區(qū)分配的頻道數(shù)增多，滿足話務(wù)量向天線，使每個(gè)小區(qū)分配的頻道數(shù)增多，滿足話務(wù)量增大的需要，這種技術(shù)稱為小區(qū)分裂。增大的需要，這種技術(shù)稱為小區(qū)分裂。 采用小區(qū)分裂的方法，有限的頻譜資源通過縮小同頻采用小區(qū)分裂的方法，有限的頻譜資源通過縮小同頻復(fù)用距離，使單位面積的信道數(shù)增多，系統(tǒng)容量增大。復(fù)用距離，使單位面積的信道數(shù)增多，系統(tǒng)容量增大

9、。 小區(qū)分裂小區(qū)分裂小區(qū)分裂小區(qū)分裂一種方法是一種方法是將小區(qū)半徑將小區(qū)半徑縮小，增加新的蜂窩小區(qū)，并在縮小，增加新的蜂窩小區(qū)，并在適當(dāng)?shù)牡胤皆黾有碌幕?，使得適當(dāng)?shù)牡胤皆黾有碌幕荆沟迷^(qū)范圍內(nèi)的使用頻道數(shù)增加，原小區(qū)范圍內(nèi)的使用頻道數(shù)增加，以增大系統(tǒng)容量和容量密度。以增大系統(tǒng)容量和容量密度。另一種方法是通過另一種方法是通過在原小區(qū)的基在原小區(qū)的基礎(chǔ)上，將中心設(shè)置基站的全向覆礎(chǔ)上，將中心設(shè)置基站的全向覆蓋區(qū)分為幾個(gè)定向天線的小區(qū)。蓋區(qū)分為幾個(gè)定向天線的小區(qū)。增加了小區(qū)數(shù)目，卻不增加基站增加了小區(qū)數(shù)目，卻不增加基站數(shù)量，降低同頻干擾。數(shù)量，降低同頻干擾。11 使用定向天線來減小同頻干擾，從

10、而提高系統(tǒng)容量。使用定向天線來減小同頻干擾，從而提高系統(tǒng)容量?？梢酝ㄟ^使用定向天線代替基站中單獨(dú)的一根全向天線可以通過使用定向天線代替基站中單獨(dú)的一根全向天線來減小蜂窩系統(tǒng)中的同頻干擾，其中每個(gè)定向天線輻射來減小蜂窩系統(tǒng)中的同頻干擾，其中每個(gè)定向天線輻射某一特定的扇區(qū)。某一特定的扇區(qū)。扇區(qū)劃分扇區(qū)劃分 小區(qū)制移動通信系統(tǒng)的覆蓋有兩種方式，一種是面小區(qū)制移動通信系統(tǒng)的覆蓋有兩種方式，一種是面狀服務(wù)覆蓋區(qū)；另一種是帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)。狀服務(wù)覆蓋區(qū)；另一種是帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)。 通常面狀覆蓋用于城市、鄉(xiāng)村等地域?qū)掗煹牡貛?，通常面狀覆蓋用于城市、鄉(xiāng)村等地域?qū)掗煹牡貛?，而在鐵路、公路、狹長的水面上這樣的呈帶帶狀

11、的地區(qū)，而在鐵路、公路、狹長的水面上這樣的呈帶帶狀的地區(qū)，往往采用線狀覆蓋的方式。往往采用線狀覆蓋的方式。 在在GSM-RGSM-R系統(tǒng)中：系統(tǒng)中： 車站、編組站車站、編組站面狀覆蓋面狀覆蓋 鐵路沿線鐵路沿線現(xiàn)狀覆蓋現(xiàn)狀覆蓋 （1 1）面狀覆蓋：）面狀覆蓋： 無線移動通信系統(tǒng)廣泛使用六邊形研究系統(tǒng)覆蓋和業(yè)無線移動通信系統(tǒng)廣泛使用六邊形研究系統(tǒng)覆蓋和業(yè)務(wù)需求。務(wù)需求。 實(shí)際上，由于無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)的地形地貌不同，無線實(shí)際上，由于無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)的地形地貌不同，無線電波傳播環(huán)境不同，產(chǎn)生的電波的長期衰落和短期衰電波傳播環(huán)境不同，產(chǎn)生的電波的長期衰落和短期衰落不同，因而一個(gè)小區(qū)的實(shí)際無線覆蓋是一個(gè)不規(guī)則

12、落不同，因而一個(gè)小區(qū)的實(shí)際無線覆蓋是一個(gè)不規(guī)則的形狀。的形狀。 123456RRR 六邊形比正方形和正三角形在半徑相同的情況下，六邊形比正方形和正三角形在半徑相同的情況下，覆蓋面積要多覆蓋面積要多30%-100%30%-100%。六邊形覆蓋的系統(tǒng)費(fèi)用也要。六邊形覆蓋的系統(tǒng)費(fèi)用也要低于正方形和正三角形。低于正方形和正三角形。15小區(qū)簇的實(shí)際舉例小區(qū)簇的實(shí)際舉例 面狀覆蓋頻率復(fù)用：面狀覆蓋頻率復(fù)用：N= iN= i2 2+ +ijij+ +j j2 2N N也稱為頻率復(fù)用因子也稱為頻率復(fù)用因子N N越大，越大，D D就大，頻率就大，頻率利用率就降低；利用率就降低；N N小，小，D D小，頻率利用小

13、，頻率利用率高，但同頻干擾加大率高，但同頻干擾加大1 1、沿著任何一條六邊形鏈移動、沿著任何一條六邊形鏈移動i i個(gè)小區(qū)；個(gè)小區(qū)；2 2、逆時(shí)針旋、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)6060度，再一定度，再一定j j個(gè)小區(qū)，如上圖，個(gè)小區(qū)，如上圖，i i=3=3，j=2j=2，N=19N=19RND3N=4N=4包含包含2 2個(gè)完整的含個(gè)完整的含有相同數(shù)字有相同數(shù)字1 1到到4 4的小的小區(qū)，一般稱為簇或區(qū)區(qū)，一般稱為簇或區(qū)群。在一個(gè)簇里要使群。在一個(gè)簇里要使用不同頻率，在不同用不同頻率，在不同簇中要使用對應(yīng)的相簇中要使用對應(yīng)的相同頻率。同頻率。 當(dāng)前我國當(dāng)前我國GSMGSM公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)普遍采用同站址公眾移動通

14、信網(wǎng)絡(luò)普遍采用同站址三個(gè)三個(gè)120120定向天線劃分扇區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，定向天線劃分扇區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋， GSMGSM系統(tǒng)中最基本的頻率復(fù)用方式為系統(tǒng)中最基本的頻率復(fù)用方式為4X34X3頻率復(fù)用方式：頻率復(fù)用方式：“4”“4”表示表示4 4個(gè)基站個(gè)基站( (每個(gè)基站由每個(gè)基站由3 3個(gè)小區(qū)組成個(gè)小區(qū)組成) )；“3”3”表示每基站表示每基站3 3個(gè)小區(qū)。個(gè)小區(qū)。 這這1212個(gè)扇形小區(qū)為一個(gè)頻率復(fù)用簇，同一簇中頻個(gè)扇形小區(qū)為一個(gè)頻率復(fù)用簇，同一簇中頻率不能被復(fù)用。這種頻率復(fù)用方式由于同頻復(fù)用距離率不能被復(fù)用。這種頻率復(fù)用方式由于同頻復(fù)用距離大，能夠比較可靠地滿足大，能夠比較可靠地滿足G

15、SMGSM體制對同頻干擾保護(hù)比體制對同頻干擾保護(hù)比和鄰頻干擾保護(hù)比的指標(biāo)要求。使和鄰頻干擾保護(hù)比的指標(biāo)要求。使GSMGSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量好，安全性好。好，安全性好。 （2 2）線狀覆蓋：）線狀覆蓋： 線狀覆蓋使用的蜂窩基本原理與面狀覆蓋類似，只線狀覆蓋使用的蜂窩基本原理與面狀覆蓋類似，只是在小區(qū)頻率組的分配和重疊區(qū)的問題上要單獨(dú)考慮。是在小區(qū)頻率組的分配和重疊區(qū)的問題上要單獨(dú)考慮。 線狀覆蓋的頻率復(fù)用：線狀覆蓋的頻率復(fù)用： 在線狀覆蓋中，一般以圓形小區(qū)為模型來進(jìn)行分析和在線狀覆蓋中，一般以圓形小區(qū)為模型來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，如下圖所示。沿著覆蓋區(qū)域的分布按照設(shè)計(jì)，如下圖所示。沿著覆蓋區(qū)域

16、的分布按照n n 個(gè)小區(qū)為個(gè)小區(qū)為一組的間隔可以進(jìn)行頻率復(fù)用，一組的間隔可以進(jìn)行頻率復(fù)用，n n 的取值要考慮到頻率利的取值要考慮到頻率利用率、同頻干擾和建網(wǎng)成本，一般可以取用率、同頻干擾和建網(wǎng)成本，一般可以取2 2、3 3、4 4。f1f2fnf1f2fn線狀覆蓋重疊區(qū)的確定：線狀覆蓋重疊區(qū)的確定： 在鐵路或公路的覆蓋中，移動臺往往處于高速移動狀在鐵路或公路的覆蓋中，移動臺往往處于高速移動狀態(tài)，信號的場強(qiáng)變化復(fù)雜，很難確定相鄰小區(qū)的覆蓋邊界，態(tài)，信號的場強(qiáng)變化復(fù)雜，很難確定相鄰小區(qū)的覆蓋邊界，通常從場強(qiáng)的平均變化這一意義上來理解覆蓋區(qū)域。通常從場強(qiáng)的平均變化這一意義上來理解覆蓋區(qū)域。 為了保

17、證在覆蓋區(qū)域盡可能不出現(xiàn)弱場區(qū)，要保證相為了保證在覆蓋區(qū)域盡可能不出現(xiàn)弱場區(qū)，要保證相鄰小區(qū)間有一定的重疊范圍。確定重疊區(qū)的大小鄰小區(qū)間有一定的重疊范圍。確定重疊區(qū)的大?。褐丿B區(qū)太小，可能會出現(xiàn)弱場區(qū)；重疊區(qū)太小，可能會出現(xiàn)弱場區(qū)；重疊區(qū)太大同頻干擾增大，越區(qū)切換時(shí)間太長，不易控制重疊區(qū)太大同頻干擾增大，越區(qū)切換時(shí)間太長，不易控制。 因此要恰當(dāng)設(shè)計(jì)重疊區(qū)域的大小。因此要恰當(dāng)設(shè)計(jì)重疊區(qū)域的大小。PANCBaDf1f2f3fn3R-2adBnaRnRIC12log40 圖中圖中fnfn表示表示GSM-RGSM-R可用頻點(diǎn)，可用頻點(diǎn)，R R表示小區(qū)半徑，表示小區(qū)半徑，a a表示表示重疊區(qū)的寬度，那么

18、將兩個(gè)距離最小的同頻小區(qū)圓心之重疊區(qū)的寬度，那么將兩個(gè)距離最小的同頻小區(qū)圓心之間的距離視為同頻復(fù)用距離，則同頻復(fù)用距離間的距離視為同頻復(fù)用距離，則同頻復(fù)用距離D=2nR-naD=2nR-na。 實(shí)際工程中實(shí)際工程中, ,對于對于GSM-RGSM-R系統(tǒng)：系統(tǒng)： 覆蓋距離即小區(qū)半徑在覆蓋距離即小區(qū)半徑在4-12km4-12km之間，之間，C/IC/I9dB9dB，加，加上上3dB3dB的余量后，的余量后，C/I12dBC/I12dB，同頻最少相隔，同頻最少相隔2 2個(gè)小區(qū)。個(gè)小區(qū)。 重疊區(qū)的大小與地形、地物的影響有著密切關(guān)系。重疊區(qū)的大小與地形、地物的影響有著密切關(guān)系。要求移動臺接收一個(gè)區(qū)域的基

19、站信號很差，而接收另一要求移動臺接收一個(gè)區(qū)域的基站信號很差，而接收另一個(gè)區(qū)域基站的信號很好。個(gè)區(qū)域基站的信號很好。 可以通過調(diào)整重疊區(qū)交疊深度來減少可能出現(xiàn)的弱可以通過調(diào)整重疊區(qū)交疊深度來減少可能出現(xiàn)的弱場強(qiáng)地帶。場強(qiáng)地帶。 （3 3）信道分配策略：）信道分配策略： 蜂窩系統(tǒng)的信道分配策略包括固定信道分配和動態(tài)信道蜂窩系統(tǒng)的信道分配策略包括固定信道分配和動態(tài)信道分配兩種。分配兩種。固定分配策略是指每個(gè)小區(qū)都預(yù)先分配好一組話音信道，固定分配策略是指每個(gè)小區(qū)都預(yù)先分配好一組話音信道，小區(qū)中所有呼叫都只能使用該小區(qū)的信道，若所有信道都小區(qū)中所有呼叫都只能使用該小區(qū)的信道，若所有信道都被占用，則新呼叫

20、會被拒絕。該方法管理控制比較容易，被占用，則新呼叫會被拒絕。該方法管理控制比較容易，但信道利用率不夠高。但信道利用率不夠高。動態(tài)信道分配策略：話音信道不是固定分配給小區(qū)，而是動態(tài)信道分配策略：話音信道不是固定分配給小區(qū)，而是每次呼叫請求時(shí)服務(wù)基站就向移動交換中心請求一個(gè)信道。每次呼叫請求時(shí)服務(wù)基站就向移動交換中心請求一個(gè)信道。該策略能較好的提高信道利用率，但是控制復(fù)雜成本高。該策略能較好的提高信道利用率，但是控制復(fù)雜成本高。 GSM-R GSM-R是為鐵路專用移動通信服務(wù)的，因此用戶數(shù)量是為鐵路專用移動通信服務(wù)的，因此用戶數(shù)量和業(yè)務(wù)量相對穩(wěn)定，出現(xiàn)突發(fā)性高業(yè)務(wù)量的概率比較低，和業(yè)務(wù)量相對穩(wěn)定，

21、出現(xiàn)突發(fā)性高業(yè)務(wù)量的概率比較低，一般采用固定信道分配策略。一般采用固定信道分配策略。蜂窩系統(tǒng)的信道分配分為兩個(gè)步驟：蜂窩系統(tǒng)的信道分配分為兩個(gè)步驟： 首先要將所有的頻率資源分組，其次以固定的或動首先要將所有的頻率資源分組，其次以固定的或動態(tài)的方法為用戶分配信道。態(tài)的方法為用戶分配信道。信道分配應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：信道分配應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：確定載頻的中心頻率、信道間隔、收發(fā)雙工間隔等參數(shù)確定載頻的中心頻率、信道間隔、收發(fā)雙工間隔等參數(shù) 值。值。確定頻率之間互調(diào)干擾最小的分組方法。確定頻率之間互調(diào)干擾最小的分組方法?？紤]天線類型，基站發(fā)射功率，服務(wù)質(zhì)量等因素，在盡考慮天線類型，基站發(fā)射功率，服務(wù)

22、質(zhì)量等因素，在盡量減小同頻干擾的前提下確定分組的組數(shù)。量減小同頻干擾的前提下確定分組的組數(shù)。相鄰的信道不分配給相鄰的小區(qū)或扇區(qū)。相鄰的信道不分配給相鄰的小區(qū)或扇區(qū)。 頻率的規(guī)劃要結(jié)合蜂窩網(wǎng)容量和規(guī)模的后續(xù)發(fā)展。頻率的規(guī)劃要結(jié)合蜂窩網(wǎng)容量和規(guī)模的后續(xù)發(fā)展。5.2 頻率規(guī)劃概述頻率規(guī)劃概述 GSM-R GSM-R采用了采用了900MHz900MHz工作頻段。其中上行頻率區(qū)間為工作頻段。其中上行頻率區(qū)間為885MHz-889MHz(885MHz-889MHz(移動臺發(fā)，基站收移動臺發(fā)，基站收) )，下行頻率區(qū)間為，下行頻率區(qū)間為930MHz-934MHz(930MHz-934MHz(基站發(fā)，移動臺收

23、基站發(fā)，移動臺收) )。共。共4MHz4MHz頻率帶寬。頻率帶寬。雙工收發(fā)頻率間隔雙工收發(fā)頻率間隔45MHz45MHz，相鄰頻道間隔為，相鄰頻道間隔為200kHz200kHz。 按等間隔頻道配置方法共有按等間隔頻道配置方法共有2121個(gè)載頻。頻道序號從個(gè)載頻。頻道序號從999-1019999-1019，扣除，扣除999999和和10191019作為隔離保護(hù)，實(shí)際可用頻道作為隔離保護(hù)，實(shí)際可用頻道數(shù)為數(shù)為1919，頻道序號為，頻道序號為1000-10181000-1018。 通信系統(tǒng)的評估指標(biāo)一般分為有效性和可靠性兩個(gè)方通信系統(tǒng)的評估指標(biāo)一般分為有效性和可靠性兩個(gè)方面。有效性和可靠性是矛盾的兩個(gè)

24、方面，在確定頻率規(guī)劃面。有效性和可靠性是矛盾的兩個(gè)方面，在確定頻率規(guī)劃目標(biāo)時(shí)需要根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營特點(diǎn)來定。目標(biāo)時(shí)需要根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營特點(diǎn)來定。 GSM GSM具有兩個(gè)較鮮明的特點(diǎn)具有兩個(gè)較鮮明的特點(diǎn): : 1) 1)用戶數(shù)量越來越大，話務(wù)量及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量也處用戶數(shù)量越來越大，話務(wù)量及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量也處于不斷遞增的狀態(tài)。于不斷遞增的狀態(tài)。 2)2)用戶分布情況隨機(jī)性大，有些小區(qū)可能出現(xiàn)突發(fā)性用戶分布情況隨機(jī)性大，有些小區(qū)可能出現(xiàn)突發(fā)性用戶量、話務(wù)量、業(yè)務(wù)量劇變的情況，比如會議場所、名用戶量、話務(wù)量、業(yè)務(wù)量劇變的情況，比如會議場所、名勝古跡等。勝古跡等。GSMGSM頻率規(guī)劃的目標(biāo)是：頻率規(guī)劃的目

25、標(biāo)是：1)1)滿足通信質(zhì)量要求的前提下盡可能提高資源利用率以滿足通信質(zhì)量要求的前提下盡可能提高資源利用率以滿足日益增長的用戶量和話務(wù)量。滿足日益增長的用戶量和話務(wù)量。2)2)使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的可伸縮性，以應(yīng)對一些突發(fā)性用戶使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的可伸縮性，以應(yīng)對一些突發(fā)性用戶數(shù)量和話務(wù)量劇變造成的通信堵塞。數(shù)量和話務(wù)量劇變造成的通信堵塞。 GSM GSM頻率規(guī)劃對具體規(guī)劃方案的評估準(zhǔn)則也是根據(jù)頻頻率規(guī)劃對具體規(guī)劃方案的評估準(zhǔn)則也是根據(jù)頻率規(guī)劃目標(biāo)而制定的。率規(guī)劃目標(biāo)而制定的。 GSM-RGSM-R頻率規(guī)劃應(yīng)該以頻率規(guī)劃應(yīng)該以GSM-RGSM-R建網(wǎng)策略、運(yùn)營原則和發(fā)建網(wǎng)策略、運(yùn)營原則和發(fā)展方向?yàn)榛A(chǔ)，主

26、要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面展方向?yàn)榛A(chǔ)，主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: : 1) GSM-R 1) GSM-R鐵路專用移動通信網(wǎng)發(fā)展方向是要盡可能為鐵路專用移動通信網(wǎng)發(fā)展方向是要盡可能為鐵路運(yùn)營提高鐵路運(yùn)營提高100%100%安全保障，對干擾載干比、正常越區(qū)切安全保障，對干擾載干比、正常越區(qū)切換、掉話率等通信質(zhì)量要求較高，相比換、掉話率等通信質(zhì)量要求較高，相比GSMGSM系統(tǒng)，系統(tǒng)，GSM-RGSM-R更更加重視通信可靠性指標(biāo)。加重視通信可靠性指標(biāo)。 2) GSM-R2) GSM-R可用頻點(diǎn)數(shù)為可用頻點(diǎn)數(shù)為1919，因此，因此GSM-RGSM-R頻率規(guī)劃具有頻率規(guī)劃具有頻率受限的特點(diǎn)。頻率受限的特

27、點(diǎn)。 3) GSM-R3) GSM-R頻率規(guī)劃重點(diǎn)區(qū)段為列車運(yùn)行區(qū)段，而列車頻率規(guī)劃重點(diǎn)區(qū)段為列車運(yùn)行區(qū)段，而列車運(yùn)行區(qū)段大多數(shù)采用線狀覆蓋方式，這是運(yùn)行區(qū)段大多數(shù)采用線狀覆蓋方式，這是GSM-RGSM-R頻率規(guī)劃頻率規(guī)劃重要的前提條件。重要的前提條件。 GSM-RGSM-R頻率規(guī)劃目標(biāo)：頻率規(guī)劃目標(biāo)： GSM-R GSM-R是用于鐵路通信且滿足系統(tǒng)安全性、可用性、是用于鐵路通信且滿足系統(tǒng)安全性、可用性、可靠性和可維護(hù)等方面要求的專用移動通信系統(tǒng)。從通信可靠性和可維護(hù)等方面要求的專用移動通信系統(tǒng)。從通信角度考慮就是要在滿足業(yè)務(wù)量需求的前提下盡可能高提高角度考慮就是要在滿足業(yè)務(wù)量需求的前提下盡可

28、能高提高通信可靠性?？煽啃灾饕w現(xiàn)在機(jī)車臺應(yīng)保持干擾載干比通信可靠性。可靠性主要體現(xiàn)在機(jī)車臺應(yīng)保持干擾載干比滿足接收機(jī)解碼要求的正常通信。滿足接收機(jī)解碼要求的正常通信。1)1)在正常小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)由在正常小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)由網(wǎng)內(nèi)其余基站造成的同頻干擾網(wǎng)內(nèi)其余基站造成的同頻干擾和鄰頻干擾載干比應(yīng)滿足接收機(jī)解碼要求以保證通信質(zhì)量。和鄰頻干擾載干比應(yīng)滿足接收機(jī)解碼要求以保證通信質(zhì)量。這就要求在正常小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)這就要求在正常小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，一個(gè)合理的頻率規(guī)劃方，一個(gè)合理的頻率規(guī)劃方案應(yīng)完全具備抗網(wǎng)內(nèi)干擾的案應(yīng)完全具備抗網(wǎng)內(nèi)干擾的能力能力。 對于對于GSM-RGSM-R系統(tǒng)：系統(tǒng)： 同頻干擾同頻干擾 主控

29、制信道及列控業(yè)務(wù)信道所在頻率的主控制信道及列控業(yè)務(wù)信道所在頻率的C/IC/I12dB 12dB ；話音信道和非安全類電路域數(shù)據(jù)信道所在頻；話音信道和非安全類電路域數(shù)據(jù)信道所在頻率率C/I9dBC/I9dB；分組域數(shù)據(jù)信道頻率的分組域數(shù)據(jù)信道頻率的C/I12dB C/I12dB 。 鄰頻干擾鄰頻干擾主控制信道及列控業(yè)務(wù)信道、分組域數(shù)據(jù)信主控制信道及列控業(yè)務(wù)信道、分組域數(shù)據(jù)信道：道：200kHz200kHz鄰頻干擾保護(hù)比要求鄰頻干擾保護(hù)比要求C/I-6dBC/I-6dB；400kHz400kHz鄰頻鄰頻干擾保護(hù)比要求干擾保護(hù)比要求C/I-39dBC/I-39dB。話音信道和非安全類電路域。話音信道

30、和非安全類電路域數(shù)據(jù)信道：數(shù)據(jù)信道：200kHz200kHz鄰頻干擾保護(hù)比要求鄰頻干擾保護(hù)比要求C/I-9dBC/I-9dB；400kHz400kHz鄰頻干擾保護(hù)比要求鄰頻干擾保護(hù)比要求C/I-41dBC/I-41dB。2)2)設(shè)備故障及無線傳播環(huán)境惡劣造成的異常切換是一個(gè)設(shè)備故障及無線傳播環(huán)境惡劣造成的異常切換是一個(gè)突發(fā)且難以避免的問題。當(dāng)移動臺在正常工作小區(qū)覆蓋突發(fā)且難以避免的問題。當(dāng)移動臺在正常工作小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)突然異常切換至其他小區(qū)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)最大限度達(dá)范圍內(nèi)突然異常切換至其他小區(qū)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)最大限度達(dá)到確保機(jī)車臺不會因此掉話或列車運(yùn)行控制系統(tǒng)通信超到確保機(jī)車臺不會因此掉話或列車運(yùn)行控制系

31、統(tǒng)通信超時(shí)的要求。這就要求當(dāng)異常越區(qū)切換時(shí)，一個(gè)合理的頻時(shí)的要求。這就要求當(dāng)異常越區(qū)切換時(shí)，一個(gè)合理的頻率規(guī)劃方案應(yīng)具備較強(qiáng)的抗網(wǎng)內(nèi)干擾的能力。率規(guī)劃方案應(yīng)具備較強(qiáng)的抗網(wǎng)內(nèi)干擾的能力。 在在GSM-RGSM-R系統(tǒng)進(jìn)行一定區(qū)域內(nèi)的頻率規(guī)劃時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行一定區(qū)域內(nèi)的頻率規(guī)劃時(shí)， 一般一般采用地理分片的方式進(jìn)行，采用地理分片的方式進(jìn)行， 但需要在分片交界處預(yù)留但需要在分片交界處預(yù)留一定頻點(diǎn)（一定頻點(diǎn)（ 頻率足夠使用時(shí)）頻率足夠使用時(shí)） 或進(jìn)行頻點(diǎn)劃分。交界或進(jìn)行頻點(diǎn)劃分。交界處的選擇盡量避開熱點(diǎn)地區(qū)或組網(wǎng)復(fù)雜區(qū)。不管采用何處的選擇盡量避開熱點(diǎn)地區(qū)或組網(wǎng)復(fù)雜區(qū)。不管采用何種方式進(jìn)行頻率規(guī)劃，一般需要遵

32、循以下原則：種方式進(jìn)行頻率規(guī)劃，一般需要遵循以下原則： 同基站內(nèi)不允許存在同頻頻點(diǎn)；同基站內(nèi)不允許存在同頻頻點(diǎn)； 應(yīng)滿足同頻應(yīng)滿足同頻C/IC/I值大于值大于12dB12dB、鄰頻、鄰頻C/I C/I 值大于值大于-6dB -6dB 的要求的要求, , 并在最大程度上保證同小區(qū)、相鄰小區(qū)話并在最大程度上保證同小區(qū)、相鄰小區(qū)話音信道頻道間隔不小于音信道頻道間隔不小于400kHz400kHz、控制信道頻道間隔、控制信道頻道間隔不小于不小于600kHz600kHz； 直接鄰近的基站應(yīng)避免同頻；直接鄰近的基站應(yīng)避免同頻； 考慮到天線掛高和傳播環(huán)境的復(fù)雜性，考慮到天線掛高和傳播環(huán)境的復(fù)雜性， 距離較近的

33、距離較近的基站應(yīng)盡量避免同頻相對?；緫?yīng)盡量避免同頻相對。5.3 鐵路頻率規(guī)劃分布鐵路頻率規(guī)劃分布（1 1）現(xiàn)狀）現(xiàn)狀鐵路頻率規(guī)劃分布鐵路頻率規(guī)劃分布 目前，鐵路沿線基站覆蓋基本上都推薦采用八字型目前，鐵路沿線基站覆蓋基本上都推薦采用八字型雙向天線將一個(gè)小區(qū)分為雙向天線將一個(gè)小區(qū)分為2 2 個(gè)方向的方案。個(gè)方向的方案。 因鐵路沿線所設(shè)基站呈線狀分布，按照因鐵路沿線所設(shè)基站呈線狀分布，按照GSMGSM常規(guī)的頻常規(guī)的頻率復(fù)用分析，在率復(fù)用分析，在GSM-R GSM-R 頻率規(guī)劃中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)同頻頻率規(guī)劃中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)同頻復(fù)用小區(qū)扇區(qū)方向正對的現(xiàn)象，如果復(fù)用小區(qū)扇區(qū)方向正對的現(xiàn)象，如果2 2個(gè)扇

34、區(qū)同頻方向相個(gè)扇區(qū)同頻方向相對，產(chǎn)生的干擾將會很大。對，產(chǎn)生的干擾將會很大。GSM-RGSM-R系統(tǒng)中頻率復(fù)用組必須系統(tǒng)中頻率復(fù)用組必須為偶數(shù)，如果為奇數(shù)肯定會出現(xiàn)為偶數(shù)，如果為奇數(shù)肯定會出現(xiàn)2 2個(gè)扇區(qū)個(gè)扇區(qū)相對相對的情況。的情況。 在在GSM-R GSM-R 系統(tǒng)中，假設(shè)有相隔系統(tǒng)中，假設(shè)有相隔N N個(gè)基站可以復(fù)用一個(gè)基站可以復(fù)用一組頻點(diǎn)，組頻點(diǎn)，CO-F CO-F 就表示同頻復(fù)用扇區(qū)。對于就表示同頻復(fù)用扇區(qū)。對于A A基站基站CO-FCO-F產(chǎn)生同頻干擾的主要是距離產(chǎn)生同頻干擾的主要是距離A A基站距離基站距離dkdk處的基處的基站的干擾，利用站的干擾，利用C/IC/I可以推算可以推算G

35、SM-R GSM-R 應(yīng)該隔多少個(gè)基站應(yīng)該隔多少個(gè)基站進(jìn)行同頻復(fù)用就能滿足系統(tǒng)要求。進(jìn)行同頻復(fù)用就能滿足系統(tǒng)要求。 在在GSM-R GSM-R 系統(tǒng)中，若基礎(chǔ)為線狀分布，同頻最少系統(tǒng)中，若基礎(chǔ)為線狀分布，同頻最少相隔相隔2 2 個(gè)基站個(gè)基站4 4 個(gè)扇區(qū)為好。個(gè)扇區(qū)為好。（2 2）面狀）面狀鐵路頻率規(guī)劃分布鐵路頻率規(guī)劃分布 在實(shí)際鐵路系統(tǒng)中，由于一些樞紐站作用重要，很在實(shí)際鐵路系統(tǒng)中，由于一些樞紐站作用重要，很多方向的列車將匯聚在樞紐位置，對于樞紐位置的頻率多方向的列車將匯聚在樞紐位置，對于樞紐位置的頻率規(guī)劃應(yīng)進(jìn)一步考慮。規(guī)劃應(yīng)進(jìn)一步考慮。 在在GSM-R GSM-R 系統(tǒng)中，避免頻繁切換尤為

36、重要，特別在系統(tǒng)中，避免頻繁切換尤為重要，特別在重要調(diào)度區(qū)域，盡量不發(fā)生切換，因此建議在樞紐位置重要調(diào)度區(qū)域，盡量不發(fā)生切換，因此建議在樞紐位置建設(shè)大站型的全向基站比較合適，這樣，在一個(gè)全向站建設(shè)大站型的全向基站比較合適，這樣，在一個(gè)全向站覆蓋半徑范圍內(nèi)，不會發(fā)生切換。覆蓋半徑范圍內(nèi)，不會發(fā)生切換。 對于一些列車速度較慢，但話務(wù)量需求較大的車站，對于一些列車速度較慢，但話務(wù)量需求較大的車站，可以采用定向基站建設(shè)、按照常規(guī)頻率規(guī)劃方法來進(jìn)行。可以采用定向基站建設(shè)、按照常規(guī)頻率規(guī)劃方法來進(jìn)行。 樞紐位置站型配置為樞紐位置站型配置為O3O3，共有，共有6 6個(gè)方向的列車匯聚到個(gè)方向的列車匯聚到樞紐位置，在目前鐵道部審批樞紐位置，在目前鐵道部審批的的1919個(gè)個(gè)頻點(diǎn)中（頻點(diǎn)頻點(diǎn)中（頻點(diǎn)號號1000-10181000-1018），可以），可以用用1000100010051005作為作為O3O3的專用頻點(diǎn)，