國外近十年來自適應(yīng)短波通信的發(fā)展

國外近十年來自適應(yīng)短波通信的發(fā)展

一、組成通信的特性由于不同地區(qū)的特殊性，通信設(shè)備受到相應(yīng)的限制，只能通過無線通信來確保信息的暢通。其中，短波通信是一種非常重要的保證，這是由短波通信的特點決定的。短波通信具有兩個重要的特點。另一方面，它可以遠(yuǎn)程傳輸，另一個傳輸介質(zhì)是電離層，因此短波通信受到了高度重視并被廣泛使用。二、國外自適應(yīng)通信發(fā)展現(xiàn)狀較早的短波頻率管理系統(tǒng)多屬于獨立的信道探測系統(tǒng),采用電離層探測的方法為通信系統(tǒng)選擇最優(yōu)頻率,這類系統(tǒng)如1968年美國研制的CURTS(自動選頻預(yù)報)系統(tǒng)、加拿大研制的CHEC(信道估算呼叫)系統(tǒng);二十世紀(jì)70年代初,美國Barry公司開發(fā)出寬帶Chirp系統(tǒng);80年代后,出現(xiàn)了美國Rockwell&Coffins公司的Selscan和ALQA系統(tǒng),它率先采用了先進(jìn)的鏈路質(zhì)量分析器ALQA,能完成信道自動選擇與建立以及切換,收發(fā)信機(jī)快速調(diào)諧。另外還有美國Harris公司的RF-100系列、德國Simens公司的CHX200德國AEG公司的ARCOTEL系統(tǒng)、德國Rohde&Schwartz公司的HF-850(ALLS)以色列Tadiran公司的MESA和HF-2000。我國對短波自適應(yīng)通信的研究和應(yīng)用同國外相比仍比較落后。為了改變我國短波通信技術(shù)的落后狀態(tài),盡快提高短波通信的裝備水平,國家加大了對短波自適應(yīng)通信技術(shù)的研究和投入。“七五”期間,我國先后引進(jìn)了國外多套自適應(yīng)短波通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的引進(jìn)推動了我國開發(fā)和研制自己的短彼自適應(yīng)通信系統(tǒng)的進(jìn)程。從80年代末以來,先后自主研制了多個型號系列的短波選頻系統(tǒng)和頻率管理系統(tǒng),并陸續(xù)投入使用。三、組成和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成短波頻率管理系統(tǒng)是專為提升短波通信質(zhì)量而設(shè)計的,重點用于保障遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)亩滩ǜ删€通信。該系統(tǒng)可依據(jù)具體需要配置成固定站、移動站,共同構(gòu)建短波頻率管理網(wǎng)絡(luò)。目前短波頻率管理系統(tǒng)主要是由固定站和移動站所組成的分層分布式網(wǎng)絡(luò)。固定站主要配置到一級站點和二級站點,移動站主要配置到各需求短波通信的站點。同時,利用機(jī)動站作為固定站的延伸和備份。短波頻率管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。固定站:發(fā)射探測信號,并對本站點地域的短波頻段頻譜環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測;同時,根據(jù)各移動站反饋的探測結(jié)果,完成短波頻率探測數(shù)據(jù)的采集和處理,實施短波頻率資源的管理與分配,并上報頻率使用結(jié)果等。移動站:具有接收探測信號、實時監(jiān)測本地干擾情況,并可控制短波通信系統(tǒng)傳輸頻管數(shù)據(jù)。通過與短波頻管固定站構(gòu)成探測鏈路,為通信鏈路選擇最佳通信頻率,使該移動站接入相應(yīng)固定站所轄的短波通信網(wǎng)絡(luò),提高短波通信質(zhì)量和通信效率。機(jī)動站:可以作為固定站的延伸和備份與移動站構(gòu)成短波探測網(wǎng)絡(luò),建立短波通信鏈路。四、網(wǎng)絡(luò)及頻率管理系統(tǒng)的構(gòu)成說明4.1實現(xiàn)可管、可控、可看為了更好的發(fā)揮短波頻率管理系統(tǒng)的性能,提升短波通信的質(zhì)量,頻率管理系統(tǒng)的最終目標(biāo)是實現(xiàn)頻譜資源和頻譜使用的“可管、可控、可看”。可管:頻率資源的有效管理與合理分配;可控:探測網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備狀態(tài)可控;可看:頻譜資源和使用態(tài)勢可及時查看。為逐步實現(xiàn)頻譜管理的目標(biāo),需要建立頻管系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)作為支撐,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。4.1.1應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)各部分功能如下:(1)頻管固定站。主要完成探測信號發(fā)射,監(jiān)測本地背景頻譜環(huán)境。與移動站一起構(gòu)成頻率探測鏈路,完成短波頻率探測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集;接收移動站回傳的實時選頻結(jié)果進(jìn)行綜合處理,為固定站與移動站的短波通信鏈路指配工作頻率。同時,還可通過有線網(wǎng)將本站的頻率管理數(shù)據(jù)上報頻譜管理中心。(2)頻管移動站。主要用于接收固定站發(fā)送的探測信息、監(jiān)測本地背景頻譜環(huán)境,并根據(jù)探測、監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時頻率排序,并將排序結(jié)果利用頻管勤務(wù)信道上報至頻管固定站;同時,移動站接收的探測、監(jiān)測數(shù)據(jù)定期上報二級頻管中心進(jìn)行匯總。(3)二級頻管中心。在二級頻管中心建立頻管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),收集移動站、下級固定站站上傳的探測、監(jiān)測歷史數(shù)據(jù),進(jìn)行頻率預(yù)報和規(guī)劃;在必要的情況下,可將頻管數(shù)據(jù)上報至一級頻管中心。接收下級固定站站系統(tǒng)上傳的頻率表,上報頻率表至一級頻管中心、通信控制中心,并在需要時進(jìn)行頻率指配結(jié)果的審批、下發(fā)。(4)通信控制臺。接收固定站系統(tǒng)上報的頻率表,并在需要時進(jìn)行頻率使用的審批、下發(fā)。實現(xiàn)頻譜態(tài)勢顯示,頻譜資源和使用態(tài)勢可及時查看。(5)一級頻管中心。建立頻管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),接收來自本級固定站或二級頻管中心上報的探測、監(jiān)測數(shù)據(jù),進(jìn)行頻率預(yù)報和規(guī)劃。接收二級頻管中心上報的頻率指配表,并在需要時進(jìn)行頻率指配結(jié)果的審批、下發(fā)。4.1.2短波頻率管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)應(yīng)用的功能劃分,整個短波頻率管理網(wǎng)絡(luò)由以下三大系統(tǒng)構(gòu)成:(1)探測網(wǎng)管理系統(tǒng)。探測網(wǎng)管理系統(tǒng)由各級頻管中心及其所屬的移動站所組成。整個頻管探測網(wǎng)系統(tǒng)由一級頻管中心統(tǒng)一管理,編制頻管探測網(wǎng)組織和管理文件,確定探測參數(shù)、開通站點、數(shù)據(jù)收集等,各二級頻管中心負(fù)責(zé)本級所屬的探測網(wǎng)管理工作。固定站發(fā)射探測信號,移動站分時接收各固定站發(fā)射的探測信號,同時,頻管各站接收本地干擾監(jiān)測信號,所有探測、監(jiān)測數(shù)據(jù)都存儲在各自頻管終端。各移動站頻管終端根據(jù)頻管中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需要,從存儲的探測、監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取出需要的頻管信息,再通過數(shù)據(jù)壓縮算法以減少數(shù)據(jù)量。按照短波頻管組織文件的規(guī)定時間,各移動站把本站點頻管系統(tǒng)收集的頻管數(shù)據(jù)傳送到所屬二級頻管中心,進(jìn)入頻管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲。二級頻管中心再通過有線網(wǎng)上報頻管數(shù)據(jù)至一級頻管中心,進(jìn)入一級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲。(2)頻管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在一級頻譜管理中心、二級頻管中心分別建立頻管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),主要完成各移動站點頻管數(shù)據(jù)的匯集,根據(jù)長年積累的頻管數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率預(yù)報,完成頻率規(guī)劃工作。一級頻管中心頻率規(guī)劃設(shè)想:一級頻管中心根據(jù)多年積累的所有頻管歷史數(shù)據(jù),對整個短波頻率進(jìn)行預(yù)規(guī)劃,只需輸入可用頻率(或頻率段),頻管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就可根據(jù)前期設(shè)置好的用頻單位、預(yù)報參數(shù)(比如:用頻時間、用頻地域、站點數(shù)量等)、預(yù)報規(guī)則(比如:重點保障單位、頻率復(fù)用、頻點還是頻段等)等完成頻率的預(yù)規(guī)劃,輸出頻率預(yù)規(guī)劃表,經(jīng)過指揮人員的調(diào)整、認(rèn)可,按照認(rèn)可的格式形成最終的頻率規(guī)劃表,可以實現(xiàn)頻率規(guī)劃表的紙質(zhì)打印,再下發(fā)到各用頻單位。二級頻管中心頻率規(guī)劃設(shè)想:二級頻管中心根據(jù)上一級一級頻管中心給分配的頻率資源,完成本級用頻單位的頻率劃分。頻率劃分的原則類似一級頻管中心的頻率規(guī)劃,所不同的是,二級頻管中心結(jié)合其本級頻管歷史數(shù)據(jù)和實時頻管數(shù)據(jù),可以對用頻作出不定期的調(diào)整,以達(dá)到頻率資源的合理分配和利用,讓所開通的通信鏈路都保持暢通。(3)頻譜態(tài)勢顯示系統(tǒng)。頻譜態(tài)勢顯示系統(tǒng)安裝在通信控制臺,進(jìn)行大屏幕投影顯示,顯示開通的各條短波通信鏈路目前的通斷情況、正在使用頻率、頻管優(yōu)選頻率。頻譜態(tài)勢顯示采用圖形化界面,簡潔明了,用不同顏色給出不同狀態(tài),并以閃爍的方式提醒需要更換通信頻率的鏈路,以讓指揮人員及時作出處理決定。頻譜態(tài)勢顯示需要和通信控制臺的結(jié)合,由通信控制臺提供開通鏈路的情況、正在使用的頻率,頻管系統(tǒng)對正在使用的頻率進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測,同時計算和提供備選優(yōu)質(zhì)頻率,和鏈路狀況一同顯示。以頻譜態(tài)勢顯示圖中一條鏈路為例,圖中顯示兩個站點,兩個站點之間有一條連線代表鏈路,在鏈路上方顯示通信頻率,如鏈路斷開則不顯示通信頻率;鏈路良好溝通則連線為藍(lán)色,鏈路溝通比較困難則連線為紅色(告警),鏈路斷開則連線為灰色,在每條鏈路的兩邊(或左或右)顯示5~10個頻管給出的備用頻率。五、頻率預(yù)報算法為了解決短波通信中面臨的問題,頻管系統(tǒng)需要在以下幾個方面進(jìn)行性能提升:(1)提升探測短信息的容量;(2)完善頻率指配、頻率預(yù)報算法;(3)在勤務(wù)鏈路上實現(xiàn)收