浅谈区域内数字常规系统覆盖研

1、浅谈区域内数字常规系统覆盖研究1概述随着现代科技的不断发展，无线通信系统已成为社会安保力量的重要组成部 分。tetra数字集群系统的建立，增強了无线对讲系统性能，但其系统建设费 用较高，不适合小范围区域内使用。数字常规系统，可以实现额定区域内无线通信，弥补了模拟常规系统数据传 输能力差、保密性不强、频率利用率低下等问题，同时无需庞大的建设费用，适 用于额定区域内使用。目前数字常规系统，遵从dmr(digital mobile radio)标准或者pdt(police digital trunking)标准。dmr是欧洲电信标准i办会2004捉出的数字集群通信标 准，pdt是中国公安部科技信息化

2、局在2010年提出的新一代警用数字集群标 准叫 这两种标准都采用双时隙tdma技术，信道带宽为12.5khz,将信道分为 两个交替吋隙，从而在12.5khz的物理信道内建立两个逻辑信道卩。每个呼叫使 用一个逻辑信道,发射电台在自己的时隙内发送信息，另一时隙内处于空闲状态。 接收电台可实现对两个时隙都进行监听，并依据每个时隙所包含的信令信息接收 呼叫，比传统模拟常规系统提高了频率使用率，如下图(1)-(2)所示。图(1)模拟帘规信道图(2)数字常规信道2.数字常规系统覆盖规划数字常规系统适合在区域内规划使用，可以按照所需覆盖范围大小，采用单 站模式或多基站ip互联模式，使信号覆盖区域符合实际需求

3、。木文从理论分析 与实际测试两方面对数字常规系统覆盖范围进行研究。2.1理论覆盖分析数字常规系统可应用于额定区域内无线通信，从而加强区域内安保措施，为 研究系统覆盖情况，以上海市区作为试验范围，从okumura-hata模型预测数 字常规系统覆盖范围。okumura-hata模型是基于大量实验数据拟合得出的经验模型，广泛应用于 大区制和蜂窝小区的无线覆盖设计。在1501500兆频率范围内，okumura-hata 模型市区传播路径损耗基准公式为：lm (市区)(db) = 69.55 + 26.161og(fc) 一 13.821og(ht) - a ( hr ) + 44.9 一 6.551

4、og(ht) log(d)(1)fc是工作频率，ht为基站天线高度，hr为电台天线高度，d是通信传输距离，a (hr)是有效移动天线修正因子，是覆盖区大小的函数。对于上海市区，移动天线 修正因子a ( hr)为：a(hr) = 8.29log(1.54hr)2- 1.1fc<300m hz(2)a(hr) = 3.2log(11.75hr)2- 4.97 fc >300m hz(3)收发天线的空间路径损耗屮值lm '为：lm ' = ( p什gt+gr-pmin) -sm- (k+lt+lr)(4)当路径损耗和系统增益匹配，收发天线的空间路径损耗屮值lm "

5、;与传播路径损 耗值lm (市区)相等，即：lm (市区)=lm " = ( pt+gt+gr-pmin) -sm- (k+lt+lr) (5)pt为发信机输出功率，gt为发信天线增益，gr为接收天线增益，pmin为最低 接收功率，sm为系统余量，k为天线绕射损耗，lt为发信端附加损耗，lr为 接收端附加损耗。针对上海市区环境，以电台上行为例，设定基站天线增益为 6db,基站天馈损耗1.5db,大线绕射损耗10db,电台发射功率36dbm,电台犬 线增益odb,屯台天线高度1.5米，电台天馈损耗odb,基站最低接收灵敏度 -hodbm,系统余量12db,常规试验网使用频段为150m

6、hz,若基站天线高度为 120米，将参数代入(1)-(5)式可得电台信息上行距离为：若基站天线高度为60米，则电台信息上行距离为：d=6.3(km)(7)下行传输模式与上行类似，只是基站作为发信端，传输范围比上行传输更大。2.2实际覆盖测试为了实际测试数字常规系统效果，在上海真如、曹家渡、桃浦地区分别建立 了三个试验基站，用以对数字常规系统进行评估与测试。现以三基站测试数据来 验证数字常规系统实际覆盖效杲。真如基站天线高度为125米，基站发射功率为40w,对基站三个方向路测 数据如下表所示：表1真如基站路测场强表序号测试地点车辆路线方位离基站距 离(公里)手台上行场强通话质量下行场强通话质量1

7、真南路李子园西北3km-875-7052真南路武威路西北5km-905-7553桃浦七村西北7km-965-8054沪宜公路11号线西北12km1074-9055沈海高速沪宜公路西北23km/10056内环咼架中谭路东3 km-795-6257内坏高架南北高架东5km-955-7558虹口体育场东8km-974-8259共青森林公园东15km/-96510中环高架浦东北路东18km/-98511内环咼架长亍路南3 km-975-73512内环高架虹桥路南5 km/-80513虹许路吴中路南7km-855-85514中环高架钦州南路南10km/-835语音评分标准:5：清晰,无噪声4：清晰，略有

8、杂声3：能听清,有噪声2：无法听 清需对方重复/：无法收到曹家渡基站天线高度为122米，基站发射功率为40w,对基站三个方向路测数据如下表所示:农2曹家渡基站路测场强农序号测试地点车辆路 线方位距棊站距 离（公里）手台上行场强通话质量下行场强通话质量1长寿路常德路东北1.5km-725-6252玉佛'?东北2.1km-845-6553芷江路沪太路东北3.7km-863-7654新村路沪太路东北4.4km-1015-8155中山公园西1.6km-665-5156大渡河路云岭东路西3.1km-855-7457农1 .商118店西4.6km-905-7658真如新村西北3 km-995-84

9、59大渡河路桃浦路西北4.4km915-87510清涧新村西北5.2km-975-875说明语音评分标准：5：清晰，无噪声4：清晰，略有杂声3：能听清，有噪声2：无法听清需对方重复1： 无法收到桃浦基站天线高度为57米，基站发射功率为40w,对基站三个方向路测数据如下表所示：表3桃浦基诂路测场强表序号测试地点车辆路线方 位距基站距 离（公里）手台上行场强通话质量下行场强通话质量1阳光威尼斯南1.2km-625-4452祁连山路梅川路南2.6km-885-7153卞庄南3km1005-8554农工商118店南4.4km-965-7655南大路西2.6km-915-7656园光路西4.5km-98

10、3-7757真南路沪宜公路西5.8km1101-8658中环祥和星语东2.3km-965-6859真华路新村路东3.2km-935-69510甘泉新村东5.0km-994-864说明语音评分标准：5：清晰，无噪声4：清晰，略有杂声3：能听清，有噪声2：无袪听清需对方重复1： 无法收到从测试数据可看出，基站覆盖范围与okumura hata模型基木相符，但鉴 于实际地形与楼面密集程度不同，信号覆盖呈不规则分布，楼宇密集处信号较弱。 具体理论覆盖图与测试信号图如下所示。iiiiftxta6沪太28灵石路6沪太路撅村路芷辽骼沪媽it ifixsn恒丰路天目丙路11前众qmh祁连証路適加翳大盘r第公园

11、fcu3k? w魁am at鼻公so大宁i«中山北路丰庄hahkr上海;，关h&企创功力大 4小寧图(3)理论上行信号覆盖图注：黑色边线为普陀行政区域。红色圈代表桃浦基站理论上行覆盖区域，黄色圈代表真如基站理论上行覆盖区域，绿色圈代表曹家渡基站理论上行覆盖区域i - h丄il 4相haulme” 11xxiiridiiflmi. mwa图(4)实测上行信号覆盖图3数字常规系统覆盖应用数字常规系统在实际使用上可分为单-站和多基站ip互联两种使用模式。两种模式都具有组呼、全呼、个呼、紧急呼叫等语音业务和gps服务、短信服务等数据业务，通过不同的组网方式，实现覆盖范围内的无线通信功

12、能。3.1单站模式覆盖应用在单-站模式下，基站使用一对频率实现单基站覆盖范围内的无线覆盖。在单 基站区域内，电台可以互相通信，但无法实现跨基站漫游，无法登陆到注册基站 外的其他基站屮，如图(5)所示。该使用方式适用于区威范围较小的场所，如小 型工业园区、社区等，单一基站即可覆盖使用的区域。图（5）单站网络图3.2多基站ip互联覆盖应用多基站ip网络互联模式下，基站通过基于ip互联网实现分散地点之间的语 音、数据和控制包交换，如图（6）所示。图（6）多基诂ip互联网络图通过ip互联方式，把不同基站通过ip网络进行连接，扩人信号覆盖范围，实现跨区域互联和电台的跨基站漫游，适合于大型工业园区、社区之

13、屮。当信号 达到所设阈值以卜，电台口动搜索所在地区的其他基站信号，若有较强的信号， 则自动漫游到该基站上。这种连接多个分散基站的使用方式，可以构建一个大而 有效的射频覆盖范围，将不同射频波段的基站连接起来，可以解决地形(距离或 地形干扰问题)或跨建筑物射频穿透等问题。无论单站模式述是ip互联模式，都可实现语音和数据业务功能。单站模式 覆盖范围较小，根据地形与基站功率，上行覆盖一般为69公里。ip互联模式, 电台可以实现基站之间漫游，扩大了信号覆盖范围。在本次测试试验中，采用ip 互联方式，将三个基站通过网络连接，基木实现了普陀地区信号覆盖，如实测上 行信号覆盖图(4)所示。4.基站覆盖分析数字常规系统可以满足覆盖区域内的无线通信需求，从测试数据看出，基站 覆盖范围与okunwrahata模型基木相符，但鉴于实际地形与楼面密集程度不 同，信号覆盖呈不规则分布，楼宇密集处覆盖较弱。为了能在实际应用