短波通訊中頻率管理系統的應用分析

寧曉衛

摘 要：當前遠程通訊的主要采用的遠程通訊方式便是短波通訊，但是在通訊的過程中會受到很多因素的影響，為了保證通訊的實時性以及可靠性、安全性，遠程短波通訊開始引入頻率管理系統，從而實現了遠程通訊的短波頻率動態管理。文章便針對當前遠程短波通訊所使用的頻率管理系統進行了論述，針對性的對系統所使用的技術進行了拆分，以此促進短波通訊系統的發展。

關鍵詞：短波通訊；頻率管理；系統分析

1 概述

短波通訊目前被廣泛應用于遠程通訊，由于其設備簡單，投資成本低且機動性較強，抗損毀性強，因而商業、氣象以及軍事領域都廣泛的應用該項通訊技術。在短波通訊中所利用的反射信道屬于電離層反射信道，具有時變性，屬于色散信道，因而會受到多方面因素的影響，其噪聲、干擾以及幅度衰落和多徑時延等會隨著空間、時間以及季節環境等因素的變化而發生改變。由于各類干擾因素的存在，在短波通訊的過程中市場發生信息的阻斷現象。為了保證通訊能夠有效進行，達到穩定可靠的狀態，就需要對短波通訊的頻率進行管理，針對車隊以及控制站之間的通訊網絡進行實施管理。

2 基本資源分析

2.1 探測資源

短波通訊系統在進行信息的傳遞過程中依賴于電磁波，通過天波的傳播完成信息的交流，而在傳播的過程中，電磁波會受到諸多環境因素的影響，其中包括認為因素以及自然因素，但是傳播影響因素中最主要的為電離層參數。日夜交替以及太陽活動的影響都會對電離層參數造成影響，即控制點以及傳播反射點的電離層參數會發生巨大的變化，雖然該種變化依照時間具有一定的規律，但是人們仍舊無法預料其隨機起伏。為了能夠使得該種變化盡可能的為人們所控制了解，從而更準確地對電離層變化參數予以預報，以此確定其對通訊電路影響，電離層探測環節是頻率控制系統的必須組成。在短波通訊系統的頻率管理系統中，探測資源的主要依據來自于電離層觀測網絡，包括垂測站、斜測站、斜向返回探測站和Chirp 探測站等。

圖1 短波頻率管理系統結構圖

2.2 軟件資源

在頻率管理中，軟件資源在整個管理系統中以及輔助決策的過程中數據重要資源，通過軟件資源能夠實現系統接口功能以及人機交互功能，作為將系統內部資源以及通訊網絡外部資源進行整合連接的重要紐帶，在頻率管理系統中，軟件資源發揮了重要作用。系統所使用的軟件資源主要包括通訊頻率決策、電磁兼容分析以及點播傳播計算、頻率預報等軟件，其中頻率預報依照頻率的不同還分為中長期預報軟件以及實時預報軟件和短期預報軟件等。

2.3 數據資源

在頻率管理系統中，主要的數據資源來自無線電信息系統，除了由該系統提供的數據之外，還可以從電離層觀測數據庫中獲得，而該數據庫中的信息主要來自通訊空間電離層探測，從而保證數據資源庫可以滿足各種需求，例如提供電離層的實時數據以及太陽黑子相關數據和電離層的狀態等。

2.4 網絡資源

頻率管理系統中，系統需要配套建立起相應的網絡資源，這是短波頻率管理系統建設的必要項目。短波通訊網絡中為了提高通訊品質，在系統的應用中將動態管理模式引入系統。從而保證實施頻率分發可以發揮作用，實現系統頻率的動態管理，而這一技術的應用需要建立在相應的網絡之上，只有保證頻率發布網絡穩定才能實現頻率的管理目標。

3 關鍵技術分析

動態管理在短波通訊中的應用主要指實時監控通訊空間電磁環境以及電離層的動態變化，并在此基礎上選擇通訊所能夠利用的最佳可通頻率，保證通訊站之間的短波通訊，將最佳可通頻率指配通訊車隊。為了保證在短波通訊的過程中能夠有效實現動態管理，就需要對其技術中的關鍵內容進行關注，這里的關鍵技術主要指頻率的分發以及實時選擇，另外頻率指配以及電磁環境監測也是需要予以關注的重點。

3.1 實時監測電磁環境

短波頻率管理系統中的無線電監測分系統主要完成對通訊空間電磁信號的監測與測向任務，通過建立各類監測測向數據庫進行數據統計分析，并向無線電管理控制中心提供頻率指配與管理所需的信息。對各類干擾信號或指定的信號進行頻譜分析、干擾分析以及測向和定位。

無線電監測管理分系統主要由固定監測網（由外圍監測站與一個中心控制計算機組成）和機動監測站（由頻譜分析儀與控制計算機組成）兩部分組成。它的主要功能有：頻率時間占用度的測試和統計分析，監測需要的指定頻段（頻率）信號電平的掃描測試和頻率時間占用度、信號電平分布統計分析和無線電信號發射參數的測量。利用監測設備已有的功能和多種算法，可完成信號頻率、頻偏、信號電平和場強、占有帶寬等多種信號質量參數的測量和分析。

無線電信號頻譜測量，可完成無線電信號頻譜的平滑、存儲、重放和查詢，提供與頻率指配系統的接口，實現與頻率指配系統的數據通信和交換。同時，該系統還具有實時性強、準確性高、機動性好等特點，它能實時提供無線電信號的頻譜使用情況，為實時動態調整指配頻率提供了實現途徑。它能準確測量空中無線信號發射參數的特征，判明不明信號的屬性和類別。還可遠程遙控測量。

3.2 實時選頻

在短波通訊中，工作頻率不能自由的進行選擇，如若不然，通訊的可靠性就會大大降低。因此，工頻的選擇是短波通訊前必須完成的環節。而短波頻率選擇的實現，需要結合實測以及頻率預測，主要的考慮內容包括通訊雙方所在位置以及太陽黑子數等相關參數，因而將可通頻段通過數據分析出來，利用斜測站以及垂測站和相關探測站等短波探測資源能夠實時對可通頻段進行探測選頻。而在實時探測中不選用全頻段的原因在于，通過這種方式能夠有效將選頻實時性予以提高，并在探測的過程中最大程度地消除外界環境干擾，實時選頻的流程主要為：首先，依照GPS對通訊的車隊位置進行確定；其次計算出太陽黑子數并對可通頻段進行預測；同時對電離層進行有效的探測；在完成上述步驟后，最終確定最佳可通頻率。

3.3 指配短波頻率

短波波段過窄是短波通訊在發展中受到的主要阻礙因素，加之電臺數量過多，短波通訊在傳播信號中方向性較差，由于傳播范圍廣、沒有針對性，因而電臺和電臺之間就會產生嚴重的干擾。另外在短波通訊過程中，電磁環境的影響也會造成通訊的不穩定，由于電磁環境隨著通訊技術的發展變得越來越復雜，因而在短波通訊的過程中，信號極易受到外界的電磁干擾，而在這種復雜的環境中想要保證通訊頻率的可靠安全，就需要保證電臺對于電磁環境能夠兼容，通過電磁兼容分析結果，有效指配通訊頻率。在通訊的過程中需要在指配頻段以及受到嚴重干擾的頻率點時，將禁用頻率以及保護頻率進行區分，區分后向管理中心申請，得到確切的指配頻率，完成短波通訊的頻率指配。主要流程如下：

首先實時選頻系統需要進行頻段指配的確定，然后進行頻率的篩選，在篩選的過程中扣除保護頻率以及禁用頻率，同時也排除分配頻率。篩選的依據主要來自短波頻率動態資源庫，同時在進行篩選的過程中遇到新的信息資源也存入資源庫中。完成篩選后需要分析通訊中系統的電磁兼容，分析的主要數據依據為電磁環境檢測庫中信息以及臺站數據庫信息和電子設備信息，同時在分析的過程中也進行系統信息的更新，而電磁環境檢測庫中的信息同短波頻率動態資源庫中的信息也應當相互進行交流更新。完成電磁兼容分析后，系統應當向管理中心發送申請，從而確定工頻，完成短波通訊的實時選頻，并將最終的信息反饋到短波頻率動態資源庫中。

3.4 分發短波頻率

短波頻率在進行通訊的過程中通過動態指配進行信號的傳遞，而短波頻率則是實現這一環節的關鍵。通過短波頻率分發系統，實現同車隊的通訊，經過實時選擇以及電磁檢測和頻率指配，從而將工頻信號以信令的方式進行傳遞，實現短波頻率的實時管理，確保通訊的可靠安全。其主要的工作流程如下：短波頻率指配分系統通過確定短波頻率分發決策完成信號的分配，將短波頻率發布至網絡中，同時監控電測環境，以此保證車隊同控制中心之間的通訊暢通。

其中頻率發布網絡是實現頻率分發的關鍵。該網絡主要包括遠程通信站點電離層探測勤務通信信道和遠程通訊頻率指配信息傳輸通道。

（1）遠程通訊站點間電離層探測

勤務通信信道遠程通訊站點間電離層探測勤務通信信道的主要任務是在通訊站間交換數據，以實現探測數據的共享。它既是電離層探測的勤務通信信道，也可以作為正常的信息通信信道使用。目前，這個信道采用短波自適應技術來實現，在條件允許時，也可以采用衛星通信電路建立這個信道。

（2）遠程通訊站間頻率指配信息傳輸通道

頻率管理（特別是實時頻率管理）的最終結果，是產生一系列指配的通信頻率或頻率組。這些頻率或頻率組只有實時、正確地分發到相應的通信節點，才能達到建立可靠短波通信網的目的。因此，建立可靠的頻率指配信息傳輸通道是非常重要的。特別是在通訊站間通過無線電手段建立這個通道，就顯得更為重要。對于裝有通訊頻管系統的大、中型車隊，可以利用其電離層探測勤務通信信道實現頻率指配信息的傳輸，但對于沒有安裝這些設備的車隊，頻率指配信息的傳輸則需要有專門的通道。可以考慮設立或利用短波通播（廣播）網絡向車隊發布頻率指配信息，而通播網絡本身使用的頻率則需要通過預先規劃，在車隊遠行之前通知車隊。為使在大范圍活動的車隊都能可靠地接收到頻率指配信息，通播必須根據覆蓋區域在多個頻率上進行。車隊則在這些頻率上自動掃描，并從信號最好的頻率上接收信息。中、長期頻率預報系統可以協助頻率管理人員規劃和選擇這些通播頻率。當然，要實現自動掃描接收，必須有約定的信號格式、調制方式和傳輸協議。接收端還需要有符合傳輸協議的專門信號評估和識別設備，以便在掃描過程中自動識別信號和評估信號質量，確定最佳接收頻率。當然，在條件允許時采用衛星電路傳輸頻率指配信息也是一種不錯的選擇。

4 結束語

所有的技術發展并非一蹴而就，短波頻率管理技術從建設到發展是一個循序漸進的過程，逐步的進行技術經驗的累積，而并非僅僅在通訊系統中加裝一些設備，短波頻率管理技術的應用使得通訊管理和通訊技術之間的聯系更為緊密，為二者的結合提供了一個有利的平臺。所以，在設備研究以及技術開發的過程中，除了要研究同預報以及電離層探測相關的內容以外，還應當對系統同短通訊網絡的同步發展進行研究，從而有效提高短波通訊網絡建設速度以及可靠性。

參考文獻

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