短波頻率管理系統應用研究

【摘要】簡要介紹了短波頻率管理系統的發展及現狀，結合短波使用現狀，以最大化發揮短波頻率管理系統效能為目標，重點分析了短波頻率管理系統的應用方式，以及頻管系統的性能提升方向。

一、引言

由于某些地域的特殊性，通信手段受到相應的制約，只能依靠無線通信來保障信息的暢通，其中短波通信是一種非常重要的保障手段，這是由于短波傳輸的特性所決定的，短波通信具有兩個重要的特性，一是能夠遠距離傳輸，二是其傳輸介質———電離層具有抗毀性，所以，短波通信受到了高度重視和廣泛使用。

二、短波頻率管理系統的發展

較早的短波頻率管理系統多屬于獨立的信道探測系統，采用電離層探測的方法為通信系統選擇最優頻率，這類系統如1968年美國研制的CURTS（自動選頻預報）系統、加拿大研制的CHEC（信道估算呼叫）系統；二十世紀70年代初，美國Barry公司開發出寬帶Chirp系統；80年代后，出現了美國RockwellCoffins公司的Selscan和ALQA系統，它率先采用了先進的鏈路質量分析器ALQA，能完成信道自動選擇與建立以及切換，收發信機快速調諧。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、德國RohdeSchwartz公司的HF-850（ALLS）以色列Tadiran公司的MESA和HF-2000。

我國對短波自適應通信的研究和應用同國外相比仍比較落后。為了改變我國短波通信技術的落后狀態，盡快提高短波通信的裝備水平，國家加大了對短波自適應通信技術的研究和投入。“七五”期間，我國先后引進了國外多套自適應短波通信系統。這些系統的引進推動了我國開發和研制自己的短彼自適應通信系統的進程。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和頻率管理系統，并陸續投入使用。

三、短波頻率管理系統

短波頻率管理系統是專為提升短波通信質量而設計的，重點用于保障遠距離無線傳輸的短波干線通信。該系統可依據具體需要配置成固定站、移動站，共同構建短波頻率管理網絡。

目前短波頻率管理系統主要是由固定站和移動站所組成的分層分布式網絡。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，利用機動站作為固定站的延伸和備份。短波頻率管理系統網絡結構如圖1所示。

固定站：發射探測信號，并對本站點地域的短波頻段頻譜環境進行實時監測；同時，根據各移動站反饋的探測結果，完成短波頻率探測數據的采集和處理，實施短波頻率資源的管理與分配，并上報頻率使用結果等。

移動站：具有接收探測信號、實時監測本地干擾情況，并可控制短波通信系統傳輸頻管數據。通過與短波頻管固定站構成探測鏈路，為通信鏈路選擇最佳通信頻率，使該移動站接入相應固定站所轄的短波通信網絡，提高短波通信質量和通信效率。

機動站：可以作為固定站的延伸和備份與移動站構成短波探測網絡，建立短波通信鏈路。

四、應用模式

4.1實現可管、可控、可看

為了更好的發揮短波頻率管理系統的性能，提升短波通信的質量，頻率管理系統的最終目標是實現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：探測網絡和設備狀態可控；可看：頻譜資源和使用態勢可及時查看。

為逐步實現頻譜管理的目標，需要建立頻管系統網絡作為支撐，網絡結構如圖2所示。

4.1.1應用網絡

4.1.2短波頻率管理網絡系統構成

根據應用的功能劃分，整個短波頻率管理網絡由以下三大系統構成：（1）探測網管理系統。探測網管理系統由各級頻管中心及其所屬的移動站所組成。整個頻管探測網系統由一級頻管中心統一管理，編制頻管探測網組織和管理文件，確定探測參數、開通站點、數據收集等，各二級頻管中心負責本級所屬的探測網管理工作。固定站發射探測信號，移動站分時接收各固定站發射的探測信號，同時，頻管各站接收本地干擾監測信號，所有探測、監測數據都存儲在各自頻管終端。各移動站頻管終端根據頻管中心數據庫系統的需要，從存儲的探測、監測數據中提取出需要的頻管信息，再通過數據壓縮算法以減少數據量。按照短波頻管組織文件的規定時間，各移動站把本站點頻管系統收集的頻管數據傳送到所屬二級頻管中心，進入頻管數據庫系統存儲。二級頻管中心再通過有線網上報頻管數據至一級頻管中心，進入一級數據庫系統存儲。（2）頻管數據庫系統。在一級頻譜管理中心、二級頻管中心分別建立頻管數據庫系統，主要完成各移動站點頻管數據的匯集，根據長年積累的頻管數據進行頻率預報，完成頻率規劃工作。一級頻管中心頻率規劃設想：一級頻管中心根據多年積累的所有頻管歷史數據，對整個短波頻率進行預規劃，只需輸入可用頻率（或頻率段），頻管數據庫系統就可根據前期設置好的用頻單位、預報參數（比如：用頻時間、用頻地域、站點數量等）、預報規則（比如：重點保障單位、頻率復用、頻點還是頻段等）等完成頻率的預規劃，輸出頻率預規劃表，經過指揮人員的調整、認可，按照認可的格式形成最終的頻率規劃表，可以實現頻率規劃表的紙質打印，再下發到各用頻單位。二級頻管中心頻率規劃設想：二級頻管中心根據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劃，所不同的是，二級頻管中心結合其本級頻管歷史數據和實時頻管數據，可以對用頻作出不定期的調整，以達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）頻譜態勢顯示系統。頻譜態勢顯示系統安裝在通信控制臺，進行大屏幕投影顯示，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、頻管優選頻率。頻譜態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，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。頻譜態勢顯示需要和通信控制臺的結合，由通信控制臺提供開通鏈路的情況、正在使用的頻率，頻管系統對正在使用的頻率進行質量監測，同時計算和提供備選優質頻率，和鏈路狀況一同顯示。以頻譜態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、短波頻率管理系統性能提升

為了解決短波通信中面臨的問題，頻管系統需要在以下幾個方面進行性能提升：①提升探測短信息的容量；②完善頻率指配、頻率預報算法；③在勤務鏈路上實現收發異頻；④提高數傳控制器的傳輸速率；⑤更好地服務于短波用頻設備。優化和完善短波頻率管理系統是一個長期和艱巨的任務，需要不斷深入、不斷創新，才能鞏固提高頻管系統的性能，使之更好地服務于信息化建設，需要對短波頻管算法更深入的研究、對短波用頻系統和服務系統更全面的掌握、對短波網絡規劃與優化不斷的思索，從而提升短波通信的質量。