何測霉專用對講機
隨著上海城市不斷建設發(fā)展，上海地區(qū)樓宇建筑層起林 立。據(jù)《上海統(tǒng)計年鑒2010年》數(shù)值顯示，截止2010年，上海 市高層建筑已達1.9萬余幢，超高層建筑近1000幢。經(jīng)營性場 所的高層建筑如大型商務樓宇、星級酒店、商場、展覽中心、 以及大型企業(yè)廠房等為了提高物業(yè)的服務水平，更好地為服 務客戶及保障生產(chǎn),越來越多地使用專用對講機，用于日常管 理所需,并將其作為必備通信工具配給清潔、設備維修、保安 等人員使用。這些需求的特點是移動終端大部分集中在建筑 物內(nèi)或在建筑物周邊15米的范圍內(nèi)，易產(chǎn)生的瓶頸問題主要 為：一方面,專用對講機用戶的數(shù)量增加，使得對講機使用過 程干擾增大、覆蓋范圍減少、通信質(zhì)量下降情況越來越嚴重； 另一方面,在高樓林立的情況下,樓宇管理工作主要的覆蓋要 求已經(jīng)從傳統(tǒng)的平面轉(zhuǎn)向立體垂直的覆蓋。而繼續(xù)使用傳統(tǒng) 的大功率、開放式天饋的轉(zhuǎn)發(fā)模式，將不利于頻率資源的再 利用；同時，根據(jù)室內(nèi)無線電播的傳播特性，由于樓板、墻壁 對無線電波的阻擋，信號的衰減非常大，無線信號的傳輸特
文/陸唯群秦方鐘衛(wèi)強
性也難以實現(xiàn)建筑物的全覆蓋,特別是樓宇地下室、電梯間等 更是覆蓋盲點。
為解決樓宇無線通信網(wǎng)絡覆蓋問題，上世紀90年代開 始，上海地區(qū)無線電管理部門與相關(guān)研發(fā)集成單位加強研 究，積極推進專用對講機室內(nèi)覆蓋技術(shù)的應用。近二十余年 的實踐表明，采用室內(nèi)覆蓋技術(shù)進行高層建筑內(nèi)的無線通信 系統(tǒng)覆蓋，符合有效解決上海地區(qū)樓宇密集、無線通信量大、 專用頻率緊缺等實際應用需求的特點。
目前全市主要使用上世紀90年代規(guī)劃分配的400MHz頻 段的2對頻率作為專用對講機室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)使用。由于頻率 數(shù)量少,樓宇數(shù)量多,且部分樓宇間距非常小，系統(tǒng)均采用模 擬制式的對講機系統(tǒng)，因此系統(tǒng)之間的干擾非常嚴重，且無 法克服。由于用戶需求客觀存在，而頻率資源不能滿足用戶 需求’也在一定程度助長了非法使用頻率的現(xiàn)象，造成電磁 環(huán)境比較差，政府部門管理比較困難。因此，增加專用對講 機室內(nèi)覆蓋頻率以及進行有效的頻率復用是解決專用對講機
專用對講機室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)是信道機接收從對講機發(fā)出 的信號，再通過信道機轉(zhuǎn)發(fā)輸出的大功率信號經(jīng)分路后由同 軸電纜傳輸至大樓的各個樓層的室內(nèi)天線，再經(jīng)無線傳輸?shù)?專用對講機，其系統(tǒng)主要由信道機、發(fā)射合路器、接收分路 器、雙工器、定向耦合器、放大器、功分器、室內(nèi)天線及專用 對講機組成。根據(jù)中華人民共和國國家標準GB 9175-88《環(huán) 境電磁波衛(wèi)生標準》中規(guī)定的一級安全區(qū)的要求，專用對講 機室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)天線輸出口的功率不得大于15dBm;根據(jù)上 海市無線電管理的相關(guān)規(guī)定及參照公眾移動通信網(wǎng)絡室內(nèi) 覆蓋系統(tǒng)的技術(shù)要求，對專用對講室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)信號的泄漏 值規(guī)定外墻10〜15米距離處的泄漏信號小于-95dBm。
一般信道機的發(fā)射輸出功率為不大于25W(44dBm)，信道 機的嫩靈敏度為-117dBm0當移動對講雛收信號為_95dBm，
貝(J從信道機到移動終端的全部■■為44一 (-95) =139dBo當 移動對講機的發(fā)射功率為0.5W(27dBm)時，到達信道機的接收 功率為:27-139=-112dBm,大于信道機的雛靈敏度-117dBm, 因此移動對講機在發(fā)射功率可降低至0.5Wo
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室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)由信道機、合/分路器、衰減器、同軸電纜、
超柔跳線及吸頂天線等組成。在室內(nèi)區(qū)域采用吸頂天線實現(xiàn) 分區(qū)域?qū)χv信號覆蓋，每套天線覆蓋的區(qū)域互相連接，從而實 現(xiàn)樓宇內(nèi)信號的均勻、無縫隙覆蓋。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)下行鏈路為 信道機發(fā)射、經(jīng)室內(nèi)覆蓋天饋系統(tǒng)至對講終端接收，上行鏈路 為對講終端發(fā)射、經(jīng)室內(nèi)覆蓋天饋系統(tǒng)至信道機接收。上行鏈 路同頻干擾最嚴重場景為近地面，樓宇係統(tǒng)（見圖2)位于樓宇 夕卜、工作區(qū)邊緣的對講終端發(fā)射信號對同頻系統(tǒng)2內(nèi)對講終端 的影響。下行鏈路同頻干擾最嚴重場景有二種情況，第一種為高 空、無阻擋情況下，系統(tǒng)1吸頂天線發(fā)射信號對同頻系統(tǒng)2內(nèi)對講 終端的影響；第二種為系統(tǒng)1的終端對同頻樓宇2系統(tǒng)（見圖2) 內(nèi)對講終端的影響。
在測算模型中，根據(jù)專用對講機工作頻段和使用方式等 將使用多種無線電波的傳播模型，包括無線電波在室外傳播 時的傳播模型采用Egli模型，無線電波自由空間的傳播模型 和室內(nèi)覆蓋傳播模型：
無線電波在自由空間的傳播模型：
Lbs=32.45+201gf (MHz) +201gd (km) (dB) (3-1) 無線電波的Egli傳播模型：
L郵=88+201gf (MHz) —201ght (m) —201ghr (m) +401gd (km) (dB) (3-2)
無線電波的室內(nèi)傳播模型：
L室內(nèi)=32.45 + 201gf (GHz) +n*10*lgd (m) + K*F (dB) (3-3)
上述公式中，f為工作頻率，d為傳輸距離，ht為發(fā)射天線 有效高度，k為接收天線有效高度，n為距離損耗指數(shù)，不同 建筑類型n的取值不同，在本文計算中!!取值為2.76，K為信號 穿越樓層數(shù)，F(xiàn)為每層樓宇損耗，Lfe、LbEgli和!^為不同環(huán)境 下的無線電波傳播損耗。
根據(jù)數(shù)字對講機系統(tǒng)的技術(shù)指標：
數(shù)字對講機發(fā)射功率Pt: 3W (34.8dBm)，0.5W (27dBm);工作頻率f: 150MHz和400MHz二個頻段；頻率 間隔：12.5kHz;接收靈敏度Pe: 0.3(5%' BER)，相當于 101g(U2/R) - -117.45dBm (等效電阻位5011);發(fā)射和接收 對講機均為手持機，距地高度㈨和匕)約1.5m。
系統(tǒng)設計的參數(shù)選取：按照覆蓋區(qū)的邊緣可通率90°/。， 根據(jù)《電信工程設計手冊移動通信》第213、214頁的計算公 式和査表，在地形起伏波動取值150米的情況下，根據(jù)計算 150MHz頻段的系統(tǒng)備余量隊為10.26dB、400MHz頻段的 Dj^；19.23dB;手持機天線受人體影響、天線駐波、連接損 耗等而產(chǎn)生的損耗11.6dB;計算對講機最小接收場強IV 則150MHz頻段最小接收場強為（-117.45+10.26+11.6)
= -95.59dBm; 400MHz頻段匕為(-117.45+19.23+11.6) =-86.62dBm。（本文同頻干擾測算時，考慮的是較惡劣場 景）。下文主要分析了兩種情形的同頻復用距離測算。
上行鏈路最嚴重干擾情況下的同頻復用距離測算 系統(tǒng)參數(shù)：
干擾信號傳輸路徑為：干擾源。來自距樓宇1系統(tǒng)（見圖 2)覆蓋區(qū)域邊緣處（墻外15米），經(jīng)近地面空間傳輸（Pu)、 再穿過樓宇2系統(tǒng)（見圖2)的玻璃幕墻（P12)，到達室內(nèi)覆 蓋樓宇2系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域邊緣，影響對講終端的接收；相鄰 樓宇的外墻為穿透損耗最小材質(zhì)，設穿透損耗為3dB的玻 璃幕墻；覆蓋系統(tǒng)終端發(fā)射功率為Pie •’信號源P2。為樓宇2 系統(tǒng)（見圖2)內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的邊緣（墻內(nèi)），室內(nèi)覆蓋邊緣信 號最小接收場強1\ (dBm) : 150MHz頻段Pj^-95.59dBm， 400MHz頻段P^-86.62dBm;樓宇間無線傳輸模型為Egli， 樓宇間距離為各頻段最小復用距離d;室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的同頻 抑制：多10dBD
同頻復用鞞離測算：
根據(jù)上述系統(tǒng)參數(shù)計算150從出頻段情況：
干擾源Pi。：
• Pl2=Pl0—EbEgli 一 Lb穿透損耗
=P10-[88+20%(150)-20%(15)-20%(1.5)+40%(d150MHz)]-3 =P10-[127.48+40*lg(d150MHz)] dBm 同頻抑制為10dB:
P20~Pl2 彡 10
(-95.5)-[P10-127.48-40*lg(d150MHz)彡 10 40*lg(d150MHz)多P10-21.89
則P10按照規(guī)定最大發(fā)射功率3W(34.78dBm)， 則d15()MHz-2.1km;若釆用終端發(fā)射功率最大為0.5W， 則山5QMHz« 1.34km。同法，400MHz頻段的同頻復用距離 d4ooMHz« 0.77km;若采用終端發(fā)射功率最大為0.5W，則
^oomhz 5=5 0 - 49km。
系統(tǒng)參數(shù)：
干擾信號傳輸路徑為：干擾源p1()來自距樓宇1#室內(nèi)覆 蓋系統(tǒng)吸頂天線25米，即覆蓋區(qū)域邊緣處的墻內(nèi)，穿過樓 宇1系統(tǒng)（見圖2)的玻璃幕墻（Pn)、經(jīng)高空/無阻擋的自 由空間損耗（P12)、再穿過樓宇2系統(tǒng)（見圖2)的玻璃幕墻 (P13)，到達室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)2#的覆蓋區(qū)域邊緣，影響對講 終端的接收；相鄰樓宇最近的外墻為穿透損耗最小材質(zhì)，設 穿透損耗為3dB的玻璃幕墻；覆蓋系統(tǒng)1#吸頂天線口面最 大輸出電平P1()為15dBm;信號源P2。為樓宇2系統(tǒng)（見圖2) 內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的邊緣（墻內(nèi)），室內(nèi)覆蓋邊緣信號最小接收場 強匕(dBm) ： 150MHz頻段PrS—95.59dBm，400MHz頻段Pr 為-86.62dBm; 二點距地面一定高度、/K平高度相同，且樓宇 之間視距無阻擋；室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的同頻抑制：^10dB;同頻 復用距離采用第三章第二節(jié)中測算值：150MHz為1.34km， 400MHz 為 0.49kmo
同頻復用距離驗證：
根據(jù)上述系統(tǒng)參數(shù)計算150MHz頻段同頻復用距離： 干擾源P10:
Pn = P10_Lb 室內(nèi)=15-[32.45+20*lg(0.15)+2.76*10*lg(25)+3] =-42.55 dBm 樓宇2系統(tǒng)（見圖2)墻外P12:
P12 = PfLb 自由空間=(-42.55) _[32.45+20*lg(150)+20*lg(1.34)] =-121.07 dBm 樓宇2系統(tǒng)（見圖2)墻內(nèi)P13:
P13 = P12-Lb穿透損耗=(-121.07) -3 =-124.07 dBm 同頻抑制多
P20-P13 = (—95.59)—(-124.07)為 10 dB 150MHz頻段的同頻復用距離滿足下行鏈路干擾容限要 求。同法，400MHZ頻段的同頻復用距離滿足下行鏈路干擾 容限要求。
綜合上述分析，在樓宇間無阻擋情況下樓宇對講室 內(nèi)覆蓋系統(tǒng)同頻復用距離主要與移動終端的發(fā)射功率有 關(guān)，在移動終端發(fā)射功率為0.5W時，建議150MHz頻段為 1.34km以上、400MHz頻段為0.49km以上；移動終端發(fā)射 功率增大時，需增加同頻復用的距離；每個系統(tǒng)應設立不 同的亞音頻，以盡量減小系統(tǒng)間的干擾。在有樓宇阻擋的 情況下可根據(jù)實際情況縮短頻率復用的距離。因而，科學 進行專用對講機室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)同頻復用距離測算，對有效 提高頻率資源利用率，更好地適應發(fā)展需求提供了可靠的 分析評判依據(jù)。
