国外近十年来自适应短波通信的发展

国外近十年来自适应短波通信的发展

一、组成通信的特性由于不同地区的特殊性，通信设备受到相应的限制，只能通过无线通信来确保信息的畅通。其中，短波通信是一种非常重要的保证，这是由短波通信的特点决定的。短波通信具有两个重要的特点。另一方面，它可以远程传输，另一个传输介质是电离层，因此短波通信受到了高度重视并被广泛使用。二、国外自适应通信发展现状较早的短波频率管理系统多属于独立的信道探测系统,采用电离层探测的方法为通信系统选择最优频率,这类系统如1968年美国研制的CURTS(自动选频预报)系统、加拿大研制的CHEC(信道估算呼叫)系统;二十世纪70年代初,美国Barry公司开发出宽带Chirp系统;80年代后,出现了美国Rockwell&Coffins公司的Selscan和ALQA系统,它率先采用了先进的链路质量分析器ALQA,能完成信道自动选择与建立以及切换,收发信机快速调谐。另外还有美国Harris公司的RF-100系列、德国Simens公司的CHX200德国AEG公司的ARCOTEL系统、德国Rohde&Schwartz公司的HF-850(ALLS)以色列Tadiran公司的MESA和HF-2000。我国对短波自适应通信的研究和应用同国外相比仍比较落后。为了改变我国短波通信技术的落后状态,尽快提高短波通信的装备水平,国家加大了对短波自适应通信技术的研究和投入。“七五”期间,我国先后引进了国外多套自适应短波通信系统。这些系统的引进推动了我国开发和研制自己的短彼自适应通信系统的进程。从80年代末以来,先后自主研制了多个型号系列的短波选频系统和频率管理系统,并陆续投入使用。三、组成和网络构成短波频率管理系统是专为提升短波通信质量而设计的,重点用于保障远距离无线传输的短波干线通信。该系统可依据具体需要配置成固定站、移动站,共同构建短波频率管理网络。目前短波频率管理系统主要是由固定站和移动站所组成的分层分布式网络。固定站主要配置到一级站点和二级站点,移动站主要配置到各需求短波通信的站点。同时,利用机动站作为固定站的延伸和备份。短波频率管理系统网络结构如图1所示。固定站:发射探测信号,并对本站点地域的短波频段频谱环境进行实时监测;同时,根据各移动站反馈的探测结果,完成短波频率探测数据的采集和处理,实施短波频率资源的管理与分配,并上报频率使用结果等。移动站:具有接收探测信号、实时监测本地干扰情况,并可控制短波通信系统传输频管数据。通过与短波频管固定站构成探测链路,为通信链路选择最佳通信频率,使该移动站接入相应固定站所辖的短波通信网络,提高短波通信质量和通信效率。机动站:可以作为固定站的延伸和备份与移动站构成短波探测网络,建立短波通信链路。四、网络及频率管理系统的构成说明4.1实现可管、可控、可看为了更好的发挥短波频率管理系统的性能,提升短波通信的质量,频率管理系统的最终目标是实现频谱资源和频谱使用的“可管、可控、可看”。可管:频率资源的有效管理与合理分配;可控:探测网络和设备状态可控;可看:频谱资源和使用态势可及时查看。为逐步实现频谱管理的目标,需要建立频管系统网络作为支撑,网络结构如图2所示。4.1.1应用网络应用网络各部分功能如下:(1)频管固定站。主要完成探测信号发射,监测本地背景频谱环境。与移动站一起构成频率探测链路,完成短波频率探测和监测数据的采集;接收移动站回传的实时选频结果进行综合处理,为固定站与移动站的短波通信链路指配工作频率。同时,还可通过有线网将本站的频率管理数据上报频谱管理中心。(2)频管移动站。主要用于接收固定站发送的探测信息、监测本地背景频谱环境,并根据探测、监测数据进行实时频率排序,并将排序结果利用频管勤务信道上报至频管固定站;同时,移动站接收的探测、监测数据定期上报二级频管中心进行汇总。(3)二级频管中心。在二级频管中心建立频管数据库系统,收集移动站、下级固定站站上传的探测、监测历史数据,进行频率预报和规划;在必要的情况下,可将频管数据上报至一级频管中心。接收下级固定站站系统上传的频率表,上报频率表至一级频管中心、通信控制中心,并在需要时进行频率指配结果的审批、下发。(4)通信控制台。接收固定站系统上报的频率表,并在需要时进行频率使用的审批、下发。实现频谱态势显示,频谱资源和使用态势可及时查看。(5)一级频管中心。建立频管数据库系统,接收来自本级固定站或二级频管中心上报的探测、监测数据,进行频率预报和规划。接收二级频管中心上报的频率指配表,并在需要时进行频率指配结果的审批、下发。4.1.2短波频率管理网络系统构成根据应用的功能划分,整个短波频率管理网络由以下三大系统构成:(1)探测网管理系统。探测网管理系统由各级频管中心及其所属的移动站所组成。整个频管探测网系统由一级频管中心统一管理,编制频管探测网组织和管理文件,确定探测参数、开通站点、数据收集等,各二级频管中心负责本级所属的探测网管理工作。固定站发射探测信号,移动站分时接收各固定站发射的探测信号,同时,频管各站接收本地干扰监测信号,所有探测、监测数据都存储在各自频管终端。各移动站频管终端根据频管中心数据库系统的需要,从存储的探测、监测数据中提取出需要的频管信息,再通过数据压缩算法以减少数据量。按照短波频管组织文件的规定时间,各移动站把本站点频管系统收集的频管数据传送到所属二级频管中心,进入频管数据库系统存储。二级频管中心再通过有线网上报频管数据至一级频管中心,进入一级数据库系统存储。(2)频管数据库系统。在一级频谱管理中心、二级频管中心分别建立频管数据库系统,主要完成各移动站点频管数据的汇集,根据长年积累的频管数据进行频率预报,完成频率规划工作。一级频管中心频率规划设想:一级频管中心根据多年积累的所有频管历史数据,对整个短波频率进行预规划,只需输入可用频率(或频率段),频管数据库系统就可根据前期设置好的用频单位、预报参数(比如:用频时间、用频地域、站点数量等)、预报规则(比如:重点保障单位、频率复用、频点还是频段等)等完成频率的预规划,输出频率预规划表,经过指挥人员的调整、认可,按照认可的格式形成最终的频率规划表,可以实现频率规划表的纸质打印,再下发到各用频单位。二级频管中心频率规划设想:二级频管中心根据上一级一级频管中心给分配的频率资源,完成本级用频单位的频率划分。频率划分的原则类似一级频管中心的频率规划,所不同的是,二级频管中心结合其本级频管历史数据和实时频管数据,可以对用频作出不定期的调整,以达到频率资源的合理分配和利用,让所开通的通信链路都保持畅通。(3)频谱态势显示系统。频谱态势显示系统安装在通信控制台,进行大屏幕投影显示,显示开通的各条短波通信链路目前的通断情况、正在使用频率、频管优选频率。频谱态势显示采用图形化界面,简洁明了,用不同颜色给出不同状态,并以闪烁的方式提醒需要更换通信频率的链路,以让指挥人员及时作出处理决定。频谱态势显示需要和通信控制台的结合,由通信控制台提供开通链路的情况、正在使用的频率,频管系统对正在使用的频率进行质量监测,同时计算和提供备选优质频率,和链路状况一同显示。以频谱态势显示图中一条链路为例,图中显示两个站点,两个站点之间有一条连线代表链路,在链路上方显示通信频率,如链路断开则不显示通信频率;链路良好沟通则连线为蓝色,链路沟通比较困难则连线为红色(告警),链路断开则连线为灰色,在每条链路的两边(或左或右)显示5~10个频管给出的备用频率。五、频率预报算法为了解决短波通信中面临的问题,频管系统需要在以下几个方面进行性能提升:(1)提升探测短信息的容量;(2)完善频率指配、频率预报算法;(3)在勤务链路上实现收