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2021年3月专题综述327露天矿TETRA数字集系统无线网络规划探讨何鹏宇
(中煤平朔集团有限公司信息中心，山西朔州036000)
【摘要】基于TETRA数字集系统在露天矿的应用和研究，本文通过对系统技术特性的分析，从站址的选择、载波配置
的规划以及无线信号覆盖范围的估算这几个方面细致探讨了TETRA数字集系统的网络规划设计方法和流程，从而有效地优化无线信号的覆盖，提高设备及频率资源的利用率，并最终提升用户体验遥 【关键词］TETRA；数字集系统；载波配置；网络规划
复乐园【中图分类号】TN92【文献标识码】A【文章编号］1006-4222(2021)03-0327-02
0引言
随着露天矿数字化和智能化发展进程的不断加快，无线通信系统作为其重要的组成部分，作用日益突出。TETRA无线数字集系统是欧洲通信标准化委员会(ETS I)针对无线指挥调度领域开发的专业通信系
统，具有高频谱利用率、丰富的业务种类以及良好的抗摔落性能。目前国内多家大型露天矿企业均采用TETRA无线数字集系统作为生产指挥的主要通信方式。由于各露天矿通信需求以及地理环境等方面存在一定的共性，因此对TETRA无线数字集系统的网络规划进行探讨具有实际意义。
1技术特性
TETRA无线数字集系统的工作模式主要分为三类：语音+数据、分组数据和直通模式。其主要技术特性有［1］：
(1)多址技术采用TDMA(时分多址)，载频间隔为25kHz，每个载频分为4个逻辑信道。
(2)该系统是专业针对调度通信开发的，接续时间短，可以在500ms内建立呼叫。
(3)空中接口采用ACELP数字编码，在保证话音质量的前提下编码速率低至4.567Kbps。
(4)调制方式采用仔/4-DQPSK，具有很高的频谱利用率。
(5)具有完善的安全机制，主要有空中接口加密、端对端加密和鉴权三种措施。
2组网规划
2.1载波配置规划
在载波配置进行规划之前，首先应该明确所采用的话务量参照模型。露天矿数字集系统主要有话音业务、单呼和数据业务，各种业务的占比不同，话务量也将会有很大的差别叫参考国内外同类业务的相关经验，话务量参照模型如下：话音业务占90%，电话数据业务各占5%，单个用户忙时话务 量0.012爱尔兰(Erl)。通过Erlang-C公式或查表的方法得出该话务量需求下所需业务信道的数量，从而明确所需的载波(信道机)的配置，如表1所示。
表1所需的载波渊信道机)配置
配置
欧拉角载波/个
控制信道
数量/个
业务信道
数量/个
容纳话务量
/Erl
容纳用户
数量/户2载波17 3.19266
4载波1159.04753
6载波12315.431286
8载波13122.081840
2.2信号覆盖范围估算
在确定信号覆盖范围时，矿区TETRA数字集系统一般采用奥村(Okumura-Hata)在模型算法。该模型中，市区的标准损耗公式如下：
L(市区)=69.55+26.16lg f-13.82lg h b-(h m)+(44.9-6.551g h)g d(1)其中：L-市区无线电波传播损耗中值,B;f-工作频率，MHz；屁-天线的有效高度，m;h m-移动台天线的有效高度,m;d-移动台与
之间的距离,kmp(h m)-移动台的天线高度因子。
结合矿区的地形特点，一般假设所需估算的覆盖区域为开阔地区(Town)。具体对于Town模型，应对奥村模型做出如下修正：
2
L=L(市区)-21lg蓸f蔀蓡-5.4(2)
在进行链路损耗计算时，需要对上行和下行链路各自的功率损耗和路径衰落进行分别考虑。一般来说,TETRA数字集系统的覆盖范围主要是由下行链路预算决定的，计算方法如下：
下行覆盖总增益：
S G=P?
+G t+G r-P>min(3)
328专题综述2021年3月
下行覆盖总损耗：德巴金
S l二L m+K+L t+厶⑷S m=S g-S l（5）其中:S m-系统余量（dB），为了保证在设计的覆盖区域内达到一定的覆盖比例（如95%覆盖率），需留一定的余量作为保护储备冗余值；S g-覆盖的系统增益,dB；E-发信机输出功率，dBm；G t-发信天线增益,B；G『-接收天线增益,B；P min-设备接收灵敏度，dBm;S「覆盖的系统损耗,dB;L m-空间中值路径损耗,B;K-各种校正因子总和,B;-发信端附加损耗，dB;L『-接收端附加损耗（dB），包括馈线及匹配损耗等。
最后将和终端的相关参数代入计算公式（1）〜（5）即可计算出的无线信号覆盖范围。
3网络规划案例
本案以平朔集团公司东露天矿坑下无线信号优化为例，具体对TETRA无线数字集系统网络规划流程做出较为详细的说明。
3.1案例背景
东露天矿属于是中煤平朔集团公司的一座大型现代化露天煤矿，其无线系统作为平朔公司800MHz TETRA无线数字集通信系统的一部分，建有一座MTS4四载波。然而随着生产的推进，矿区生产现场部分区域开始出现信号盲区。其主要原因有以下两方面:①由于排土场的高度不断增加，矿坑边缘的地理环境日益复杂而造成对信号传播的遮挡;②“灯下黑”影响到坑下终端无线信号的接收。因此需
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要制定一套合理的方案优化该区域的通信质量。考虑到将来的系统用户扩容和矿坑推进等因素，再建一个可移动式对主站进行补盲是一个非常理想的优化方案。
3.2站址选择
根据电测结果显示，通信质量不好的地点主要集中在两个区域，盲区一：矿坑东边帮底部位置；盲区二：北部的半连续工作区及其排土场。导致盲区一信号不良的原因主要是灯影效应的影响，盲区二信号不良是由于原800MHz北部排土场增高阻挡了对讲机信号的传播所造成的。
要解决这两盲区的信号覆盖问题，需要在矿坑西部范围寻一个地势较高的开阔无遮挡区域建立一个新。根据对西帮地理环境的仔细排查和测试，在矿坑西帮上方偏东侧拟选定一个建站位置。
经过电测，该位置的信号可完全覆盖盲矿坑东边帮底部盲区（盲区一）和北部的半连续工作区及其排土场盲区（盲区二），而且原800MHz与备选的两个位置正处于东西两面相对角度上，可以做到信号互补。
3.3载波数量的确定
据统计东露天矿用户数量大约220个，按照话务量参照模型和TETRA载波配置规划流程，建设一个2载波补盲完全可以满足设计需求。
3.4信号覆盖范围估算
下面是TETRA系统及移动台终端设备的参数指标：
菲达协同（1）TETRA。发射功率：25W/44dBm；动态接收灵敏度：-113.5dBm；接收分集增益：3dB；天线增益：9dBi（全向）；天馈损耗:3dB；天线高度:32m；中心频率800MHz。
（2）TETRA移动台终端。手持台发射功率：1W/30dBm；车载台发射功率：3.16W/35dBm；动态接收灵敏度:-103dBm；天线增益：0dBi（手持台），2dBi（车载台）；人体损耗：5dB（手持台）；车载台天馈损耗:1dB；移动台终端室外覆盖衰落余量：5dB；手持台天线高度：1.5m；车载台天线高度：3m。
（3）系统余量（SM）:9dB。将以上和终端的相关参数指标带入计算公式（1）〜（5），可以计算得到可最远覆盖的范围：手持台和车载台分别约5.7km和9.3km。所以从理论上就覆盖距离而言，该无线信号完全可以覆盖整个矿坑。
3.5电测结果
电测结果显示，新建两载波对于矿坑东边帮底部位置（原盲区一）的覆盖效果良好（场强值为-60〜-51dBm）。处于北部的半连续工作区及其排土场（原盲区二）区域内的坑下联络道路、两个
加油站区域、栈桥下方、入矿坑路口，其场强值均处于-75〜-55dBm范围，信号接收情况也十分的理想。
3.6结论
在对东露天矿坑下盲区范围进行勘察后，在矿坑西帮上方建立一座两载波可移动式对盲区进行补盲，根据最终的电测报告和用户所反应的使用效果来看，该的覆盖效果还是比较理想的，验证了TETRA数字集系统无线网络规划方案的合理性。
4 结语
多年来,TETRA无线数字集系统应用取得了长足的进步，一方面是软硬件技术的迭代更新，另一方面是无线网络规划的经验和能力的提升。但就服务用户而言，单纯的提高软硬件的技术已不是最主要的手段，而网络的高质量服务则是更为迫切的需求。一套科学而周密的网络规划设计方案，能够使设备和频率资源得到高效的利用，并且可以提供给用户更为满意的服务。因此，网络规划对于系统的建设而言是一个至关重要的环节。
参考文献
[1]郑祖辉•数字集通信在中国的回顾、现状和发展[J]•移动通信，
2008，32（3）：15-19.
[2]王衍，娇田威，邹淑华•数字集通信现状及未来发展趋势[J]•中国
新通信，2013（18）：60-61.
[3]孙昕，孙溪.TETRA数字集系统技术特性和组网方法[J]•移动通
信，2003（8）：84-88.
收稿日期：2021-02-22
作者简介：何鹏宇（1987—），男，汉族，山西朔州人，硕士研究生，工程师，主要从事矿区无线网络规划设计与维护工作。
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