CN106376056A - 一种短波快速建链系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种短波快速建链系统的实现方法，包括通过短波选频控制设备选出最佳通信通频率集、在此频率集上进行三次信令交互以及组网过程中节点的多用户冲突处理策略实现短波无线链路系统的快速建立，提高业务通信的可通率与成功率，并应用于短波组网的系统实现。

Description

一种短波快速建链系统的实现方法

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种短波建链的方法，尤其涉及一种短波快速建链系统的实现方法。

背景技术

短波通信以其通信距离远、难以彻底摧毁等特点，在世界各国军事通信、公安边防、应急救灾、外交、海洋监测等领域得到了广泛应用。在未来执行多样化保障任务中，短波通信是保障作战指挥的重要通信手段。由于短波信道的时变性和多径性，信号经过短波信道到达接收端会受到严重的衰落，导致传统的短波通信可靠性和可通率较低。

中国专利CN104093193A提供一种用于短波组网建链的动态频率扫描方法，该方法包括以下步骤：(1)依序逐个扫描频率组中的频率，每扫描一个频率则根据该频率上所接收的探测信号质量的好坏判断其是否为好频率；(2)若出现好频率，则将除该好频率外的其它频率划为备用频率并进行步骤(3)，否则继续按步骤(1)扫描；(3)先扫描一遍好频率，然后扫描一个备用频率，再扫描一遍好频率，然后再扫描另一个备用频率，以此循环直到扫描完最后一个备用频率。现有的短波组网环境下的建链，普遍采用的是窄带接收机，窄带接收一次只能接收一个信道的信号，在进行点对点或点对网建链时，用户侧需要对每个频点进行扫描守候；同时，由于接收机存储信道数有限，信道切换、预置也需要较长时间。此外，用户侧窄带接收，无法进行频率分集合并，建链成功率不高。

近些年，随着大规模组网技术在各行业的应用，对短波用户的接入速度和成功率要求越来越高，而目前短波用户建链时间长、成功率低的情况很大程度上制约了短波的应用发展，为做好多样化任务通信保障准备工作，必须进一步加强短波通信系统装备和网络建设，提高短波通信的综合保障能力、快速接入能力，以满足未来多样化任务通信保障需求。因此寻求一种快速建链系统的实现方法并将之应用于短波组网具有重要意义。

发明内容

本发明在于提供了一种短波快速建链系统的实现方法，以克服现有技术的用户侧窄带接收，无法进行频率分集合并，建链成功率不高的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种短波快速建链系统的实现方法，包括以下步骤：

S1:在用户发起建链请求前，载入预先分配的工作频段；所述工作频段分为日频段、夜频段；所述工作频段切换时间可根据不同季节调节；

S2:用户发起建链请求并在步骤S1中的所述的工作频段内或用户设定的频点f_u1上进行呼叫，呼叫信令携带本地噪声较小的接收频率集；对端收到建链请求，当接收信到的所述呼叫信令的信噪比满足建链要求，则在呼叫信令所携带的本地接收频率集的第一个频点f_d1上发送应答；主叫方收到建链应答，且接收信令的信噪比满足建链要求，主叫方再次指定频点f_u1上发送确认；被叫方收到确认，则短波无线链路建立成功，建链频率为f_u1/f_d1，记录建链频率及对应的信道分值作为经验数据；

S3:各节点收到建链请求后，上报建链频率及信噪比，由节点的应用层控制与决策，扣除已建链频率，并根据选频策略选择下行节点进行应答。

优选的，所述步骤S1还包括用户在无通信业务状态下进行频谱认知和频谱空隙捕获。

优选的，所述步骤S2中任一信令交互不成功，则在给定频率范围内更换下一个频点继续发送，直至建链成功或整个建链过程超过设定的阈值时间。

优选的，所述步骤S2有先验频率f_n情况下，主叫优先在频点f_n上进行呼叫建链或应答。

优选的，所述步骤S2在仅保证通信效果的前提下，主叫对频率集进行扫描呼叫，被叫收到呼叫后，对信道质量进行评估，选择信噪比最低的上行频率，并依次对已建链的下行频率集的频率进行逐次扫描，主叫对收到的应答信道质量进行评估，选择最佳的下行频率确认应答。

进一步的，所述上行频率集频点的数量为8，所述下行频率集的频点的数量为8。

优选的，所述步骤S2中被叫收到呼叫请求后，根据呼叫信令所携带的包含m个频率的频率集选择不同地点的发射机依次在频率上进行下行应答，主叫对所收到的呼叫应答进行频率分集合并、译码，并选出最佳分值的包含n个频率的接收频率集。

进一步的，其中m≤n，m≤4。

优选的，所述步骤S2的主呼所携带的本地接收频率集评估的具体步骤为：

S201：将本地接收频率的历史建链时间、建链成功次数、用户设定的经验值、本地噪声的信噪比列为第一优先级，对历史建链时间最近、建链成功次数最多、信噪比最低、用户设定的经验值给予的最高评分估值；将本地位置信息、被呼位置信息、频率数据库给出建议频率列为第二优先级，给予中等的评分估值；

S202：根据步骤S201的策略将可用频率根据分值高低进行排序，选出前n个，其中n＝8。

另一方面，本发明提供了一种短波快速建链系统，包括短波用户、节点、业务系统，所述短波包括用户操作终端、短波选频控制设备、电台及短波天线；所述短波选频控制设备包括宽带接收多信道接收模块，所述宽带接收多信道接收模块实现本地噪声监测、信号检测，具备对信号进行调制或解调、对电台进行控制功能；

所述节点包括节点网络控制设备、多套短波选频控制设备、多套发射机、多套接收机、短波天线；所述网络控制设备负责管理、控制本节点内的所有短波选频控制设备的功能，并通过与业务系统的交互，实现快速建链及各类业务传输；所述短波选频控制设备包括宽带接收多信道接收模块，能实现本地噪声监测、信号检测，具备对信号进行调制或解调、对电台进行控制功能、与节点网络控制设备的交互、管理；

所述业务系统据不同业务类型、应用场景各不相同，具备网络控制与业务适配功能。

本发明的有益效果是：

1、本发明基于宽带接收多信道接收技术、频率分集合并技术，创新了短波无线链路建立机制。

2、本发明基于宽带接收多信道接收技术，结合短波组网技术的实际应用，提出了一种选频、用频策略。

3、本发明兼顾链路质量与性能，能有效提高小功率电台的接入效率与成功率。

4、本发明对组网应用过程中的多用户频率冲突问题提出了一种解决方案，使得大规模扩展应用成为可能。

附图说明

图1是本发明快速建链流程示意图；

图2是本发明扩展的下行频率分集建链示意图；

图3是本发明扩展的快速建链示意图；

图4是本发明组网环境下的快速建链示意图；

图5是本发明的短波建链系统拓扑结构简图；

图6是本发明快速建链系统的短波用户结构框图；

图7是本发明快速建链系统的节点组成框图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明所提出的技术方案，下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步阐述。

步骤S1:

在用户发起建链请求前，首先要获取频率(频段或频率集)，对于短波用户，由频率管理系统分配工作频段，并写入UIM卡(用户身份模块，类似手机SIM卡)，频段分为日频段、夜频段。一般情况下，早上六点切换为日频段，晚上六点切换为夜频段，切换时间可配置，切换时间根据不同季节略有差异。

除分配工作频段外，短波选频控制设备在平时无业务通信状态下会借助内置宽带多信道接收模块在全频段范围内或者预设频段范围内进行频谱认知和频谱空隙捕获，为快速建链提供用频决策辅助数据。

步骤S2:

如图1所示，具备宽带多信道接收能力的短波用户终端，发起建链请求(主叫)，短波选频控制器根据用户设定的频段范围，在指定频点f_u1上进行呼叫，呼叫信令携带本地噪声较小的接收频率集；对端收到建链请求(被叫)且接收信噪比满足建链要求，则在呼叫信令所携带的接收频率集的第一个频点f_d1上发送应答；主叫方(用户)收到建链应答且接收信噪比满足建链要求，主叫再次在指定频点f_u1上发送确认；被叫方收到确认，则短波无线链路建立成功，建链频率为f_u1/f_d1，记录建链频率及对应的信道分值作为经验数据。

其中，主呼所携带的本地接收频率集f_d1、f_d2……f_dn获取根据以下策略进行综合评估：历史建链频率，一般情况下，时间越近则评估分值越高，多次建链成功则评估分值越高；人为设置的建议频率评估分值高；宽带接收模块空闲时进行的本地噪声检测，本地噪声越低的频率分值越高；结合本地位置信息、被呼位置信息，在可用频段内根据用频数据库给出建议频率，赋予中等分值。根据上述策略，将可用频率根据分值高低进行排序，选出前n个(一般情况下，n＝8)。

如图2所示，为了提高建链的效率和性能，被叫收到呼叫请求后，根据呼叫信令所携带的频率集f_d1、f_d2……f_dn(一般情况下，n＝8)，选择不同地点的发射机T_x1、T_x2……T_xn依次在频率f_d1、f_d2……f_dn上进行下行应答，主叫通过宽带接收模块对所收到的呼叫应答进行频率分集合并、译码，并选出最佳分值的接收频率集f_d1、f_d2……f_dm(m≤n，根据仿真结果，取m≤4有较好的效果)，主叫在指定频率f_u1上发送确认；被叫收到确认，则短波无线链路建立成功，建链频率为f_u1/f_d2……f_dm，记录建链频率及对应的信道分值作为经验数据。

特殊地，若上述步骤中任一信令没有收到，则在给定频率范围内更换下一个频点继续发送，直至建链成功或整个建链过程超过设定的阈值时间。

特殊地，在有先验频率f_n情况下，主叫优先在频点f_n上进行呼叫建链或应答。

特殊地，在仅保证通信效果的前提下(不考虑建链性能)，主叫依次在频率集f_u1、f_u2……f_un(一般情况下，n＝8)上进行扫描呼叫，被叫收到呼叫后，对信道质量进行评估，选择最好的上行频率f_u，并依次在频率集f_d1、f_d2……f_dn(一般情况下，n＝8)进行扫描应答，主叫对收到的应答信道质量进行评估，选择最佳的下行频率确认，流程参见图3。

步骤S3

如图4所示，快速建链系统应用于短波组网，要避免不同用户的同频干扰与冲突。主叫方发起建链请求，各节点收到建链请求后，上报建链频率及信噪比，由应用层控制与决策，扣除已建链频率，并根据选频策略选择下行节点进行应答，完成在组网环境下短波无线链路的建立。其中，选频策略具体如下：

若建链采用下行频率分集，则从呼叫携带的频率集中扣除已建链正在使用的频率，同时在各频率上呼叫应答。

若建链不采用下行频率分集，则根据主叫的位置信息与节点位置距离从频率库中选取频率集、用户指定频率集、历史建链频率集、呼叫携带的频率集，对频率进行打分排序，扣除已用频率，选择最优频率进行呼叫应答。

本发明的短波组网应用的系统组成关系如图7所示，核心设备为具备宽带接收多信道接收模块的短波选频控制设备，常用的宽带接收带宽如3MHz、6MHz、12MHz等。系统组成分为三部分：短波用户、节点、业务系统，其中短波用户由用户操作终端、短波选频控制设备、电台(20W\125W\400W等)及短波天线等构成，参见图5；节点由节点网络控制设备、短波选频控制设备(多套)、400W发射机/接收机(多套)、短波天线等构成，参见图6；业务系统则根据不同业务类型、应用场景各不相同，但都需具备网络控制与业务适配功能，业务系统的实际组成不影响本实施例的实现，在本发明中不详细描述。

系统各组成部分的功能说明如下：

短波用户—用户终端：提供短波用户各类业务操作、当前业务状态、设备状态的界面，用户通过终端实现所需的业务，如短信、电话、电子邮件等。

短波用户—短波选频控制设备：基于设备具有的宽带接收多信道接收模块实现本地噪声监测、信号检测，具备对信号进行调制/解调、对电台进行控制功能，为短波用户侧核心设备。

短波用户—电台、短波天线：实现短波信号发送、接收。

节点—短波选频控制设备：功能同用户侧短波选频控制设备，除此外，节点侧短波选频控制设备具备与节点网络控制设备的交互、管理，为节点侧核心设备。

节点—节点网络控制设备：具备管理、控制本节点内的所有短波选频控制设备的功能，并通过与业务系统的交互，实现快速建链及各类业务传输。节点之间的组网方式采用总线、树型、环型、星型、网状其中的一种或多种。

节点—400W/1KW电台、短波天线：实现短波信号发送、接收。

网络控制与业务适配：负责系统内各接入节点内信道资源和频率资源的调配，管理和控制所有节点内的节点网络控制设备，并实现不同系统间信令的适配、转换，为各类基本通信业务和应急信息服务提供交换控制和传输支持。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:在用户发起建链请求前，载入预先分配的工作频段；所述工作频段分为日频段、夜频段；所述工作频段切换时间可根据不同季节调节；

S2:用户发起建链请求并在步骤S1中所述的工作频段内或用户设定的频点f_u1上进行呼叫，呼叫信令携带本地接收频率集；对端收到建链请求，当接收到的所述呼叫信令的信噪比满足建链要求，则在所述呼叫信令所携带的本地接收频率集的第一个频点f_d1上发送应答；主叫方收到建链应答，且接收信令的信噪比满足建链要求，主叫方再次指定频点f_u1上发送确认；被叫方收到确认，则短波无线链路建立成功，建链频率为f_u1/f_d1，记录建链频率及对应的信道分值作为经验数据；

S3:各节点收到建链请求后，上报建链频率及信噪比，由节点的应用层控制与决策，扣除已建链频率，并根据选频策略选择下行节点进行应答。

2.根据权利要求1所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S1还包括用户在无通信业务状态下进行频谱认知和频谱空隙捕获。

3.根据权利要求1所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2中任一信令交互不成功，则在给定频率范围内更换下一个频点继续发送，直至建链成功或整个建链过程超过设定的阈值时间。

4.根据权利要求1所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2有先验频率f_n情况下，主叫优先在频点f_n上进行呼叫建链或应答。

5.根据权利要求1所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2在仅保证通信效果的前提下，主叫对频率集进行扫描呼叫，被叫收到呼叫后，对信道质量进行评估，选择信噪比最低的上行频率，并依次对已建链的下行频率集的频率进行逐次扫描，主叫对收到的应答信道质量进行评估，选择最佳的下行频率确认应答。

6.根据权利要求5所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述上行频率集频点的数量为8，所述下行频率集的频点的数量为8。

7.根据权利要求1所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2中被叫收到呼叫请求后，根据呼叫信令所携带的包含m个频率的频率集选择不同地点的发射机依次在频率上进行下行应答，主叫对所收到的呼叫应答进行频率分集合并、译码，并选出最佳分值的包含n个频率的接收频率集。

8.根据权利要求7所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，其中m≤n，m≤4。

9.根据权利要求1所述的一种短波快速建链系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S2的主呼所携带的本地接收频率集评估的具体步骤为：

S201：将本地接收频率的历史建链时间、建链成功次数、用户设定的经验值、本地噪声的信噪比列为第一优先级，对历史建链时间最近、建链成功次数最多、信噪比最低、用户设定的经验值给予的最高评分估值；将本地位置信息、被呼位置信息、频率数据库给出建议频率列为第二优先级，给予中等的评分估值；

S202：根据步骤S201的策略将可用频率根据分值高低进行排序，选出前n个，其中n＝8。

10.一种短波快速建链系统，包括短波用户、节点、业务系统，其特征在于，所述短波包括用户操作终端、短波选频控制设备、电台及短波天线；所述短波选频控制设备包括宽带接收多信道接收模块，所述宽带接收多信道接收模块实现本地噪声监测、信号检测，具备对信号进行调制或解调、对电台进行控制功能；

所述节点包括节点网络控制设备、多套短波选频控制设备、多套发射机、多套接收机、短波天线；所述网络控制设备负责管理、控制本节点内的所有短波选频控制设备的功能，并通过与业务系统的交互，实现快速建链及各类业务传输；所述短波选频控制设备包括宽带接收多信道接收模块，能实现本地噪声监测、信号检测，具备对信号进行调制或解调、对电台进行控制功能、与节点网络控制设备的交互、管理；

所述业务系统据不同业务类型、应用场景各不相同，具备网络控制与业务适配功能。