CN106792571A - 高速数据传输的超短波电台通信网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，包括：M个天线、M个超短波电台和M个通信控制器；所述M个天线之间为无线通讯连接，且所述M个天线分别对应双向通讯连接M个超短波电台，所述M个超短波电台分别对应双向通讯连接M个通信控制器；所述M个通信控制器分别用于获取语音和数据，并分别为M个超短波电台对应分配媒体访问控制IP地址以及进行时隙划分，分别得到M个IP地址和Q个时隙；所述M个IP地址与M个超短波电台一一对应且各不相同；所述Q个时隙为Q₁个时隙至Q_M个时隙之间的和，其中将第i个超短波电台进行时隙划分后包含的时隙个数记为Q_i，Q_i为大于0的整数，i∈{1,2,…,M}；所述Q个时隙分别为M个超短波电台分配不同的工作信道，所述工作信道为收发语音和数据的时间信道。

Description

高速数据传输的超短波电台通信网系统

技术领域

本发明属于广播通信技术领域，特别涉及一种高速数据传输的超短波电台通信网系统。

背景技术

单个电台具有不同的工作模式，两个电台之间可以相互数据传输以及点对点的单工通信；随着实际使用电磁环境越来越复杂，通讯和数据的高速、可靠、稳定传输在实际使用中变得更为重要，而点对点的单工通信组网通信模式很难实现高速、可靠、稳定传输。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，该种一种高速数据传输的超短波电台通信网系统能够实现将电台从点对点的两两通信模式，转变成多个超短波电台组网通信网系统的模式，能够保证实际使用过程中的高速、可靠、稳定传输，从而该超短波电台作为传输工具能够适用于更多的实际使用复杂电磁环境中来，发挥了超短波电台近距离通信有效可靠性，扩展了超短波电台的通信距离。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，包括：M个天线、M个超短波电台和M个通信控制器；所述M个天线之间为无线通讯连接，且所述M个天线分别对应双向通讯连接M个超短波电台，所述M个超短波电台分别对应双向通讯连接M个通信控制器；

所述M个通信控制器分别用于获取语音和数据，并分别为M个超短波电台对应分配媒体访问控制IP地址以及进行时隙划分，分别得到M个IP地址和Q个时隙；所述M个IP地址与M个超短波电台一一对应且各不相同；所述Q个时隙为Q₁个时隙至Q_M个时隙之间的和，其中将第i个超短波电台进行时隙划分后包含的时隙个数记为Q_i，Q_i为大于0的整数，i∈{1,2,…,M}；所述Q个时隙分别为M个超短波电台分配不同的工作信道，所述工作信道为收发语音和数据的时间信道；所述语音和数据为调制信号；

所述时隙包含语音时隙和数据时隙，所述语音时隙用于广播式通话，所述数据时隙用于点对点数据传输，其中数据为图像、文字或者GPS信息；

将M个通信控制器分别记为第1通信控制器至第M通信控制器，将M个超短波电台分别记为第1超短波电台至第M超短波电台；选取第j超短波电台作为主台，其余M-1个超短波电台作为M-1个属台，并分别记为第1属台至第M-1属台；所述主台用于与其余M-1个属台分别建立通信链路，得到M-1条通信链路，每条通信链路两端的两个超短波电台分别为主台和第l属台，并且第1通信控制器和第l通信控制器分别用于对应显示主台和第l属台之间的通信链路；j∈{1,2,…,M}，l∈{1,2,…,M}，l≠j；

所述第l属台还用于与第k属台建立通信链路，k分别取1至M，k∈{1,2,…,M}，k≠l，分别得到M-2条通信链路，并且第l通信控制器和第k通信控制器还分别用于对应显示第l属台和第k属台之间的通信链路；l∈{1,2,…,M}，k∈{1,2,…,M}，k≠l。

本发明的特点和进一步改进在于：

(1)所述主台用于与其余M-1个属台分别建立通信链路，得到M-1条通信链路，其过程为：

将M个天线分别记为第1天线至第M天线；选取第j超短波电台作为主台，其余M-1个超短波电台作为M-1个属台，并分别记为第1属台至第M-1属台；第j超短波电台通过第j通信控制器设置为主台，并且在第j超短波电台成为主台之后，主台会自动生成建网信息的协议数据与载波进行调制，得到第j射频信号，并通过第j天线将第j射频信号发射出去；第l属台通过第l天线接收到主台发送的第j射频信号后，第l属台解调出建网信息的协议数据，开始与主台建网，并自动生成同意与主台建网的路由信息，然后将所述同意建网的路由信息以协议数据的形式与载波进行调制，得到第l射频信号，然后通过第l天线将第l射频信号发射出去；

主台通过第j天线接收到第l属台发送的第l射频信号后，解调出第l属台同意与主台建网的路由信息，于是生成主台与第l属台之间的路由信息，并以协议数据的形式分别通过第j通信控制器与第l通信控制器表示主台与第l属台已经建立通信链路，即得到第l条通信链路，此时主台与第l属台之间开始正常进行语音和数据传输；其中，所述载波为第j通信控制器获取数据和语音后发送至主台进行串行转换、数字信号处理和基带调制后得到的基带调制信号；

令l分别取1至M，l≠j，进而得到M-1条通信链路。

(2)所述一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，还包括中继器，所述第l属台还用于与第k属台建立通信链路，具体是使用中继器建立第l属台与第k属台之间的通信链路，其中中继器一端通讯连接第l属台，另一端通讯连接第k属台；

主台通过第j通信控制器发送的话音和数据，经由主台对所述数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第j天线发射出去，第l属台经由第l天线接收到包含有调制信号的射频信号后进行解调，从第l属台的数据音频口输出话音和数据，再通过中继器将输出的话音和数据转送至第k属台，并从第k属台的数据音频口输入，同时中继器还用于控制第k属台转发，即第k属台对接收到的数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第k天线发射出去，第t属台经由第t天线接收到得到包含有调制信号的射频信号后解调得到话音和数据，然后经由第t超短波电台的数据音频口输出至第t通信控制器进行直观显示；t∈{1,2,…,M}，k∈{1,2,…,M}，t≠k。

(3)所述M个通信控制器分别用于获取语音和数据，还包括：

将M个IP地址分别记为第1IP地址至第M IP地址；第j超短波电台接收第j通信控制器发送过来的数据和语音，根据第j超短波电台设置好的第j IP地址在Q_j个时隙当中工作，即将数据和话音作为调制信号与第j射频信号进行调制，得到包含调制信号的射频信号，并通过第j天线发射出去；通过第j超短波电台与第n超短波电台建立的通信链路，以及第n超短波电台通过第n通信控制器设置好的IP地址，第n超短波电台在Q_n个时隙内接收第j超短波电台发送的包含调制信号的射频信号，并通过第n超短波电台进行解调得到解调后的数据和话音，然后将所述解调后的数据和话音通过第n超短波电台反馈给第n通信控制器，并在第n通信控制器上显现出来，该解调后的数据和话音即为第j超短波电台通过第j天线发射出去的数据和话音，此时完成第j超短波电台与第n超短波电台之间数据和话音的发送与接收；

j∈{1,2,…,M}，n∈{1,2,…,M}，j≠n；其中，第j射频信号为第j超短波电台作为主台后自动生成建网信息的协议数据与载波进行调制后得到的射频信号；所述载波为第j通信控制器获取数据和语音后发送至主台进行串行转换、数字信号处理和基带调制后得到的基带调制信号。

(4)所述M个超短波电台各自的工作频率范围分别为30MHz-88MHz，且都具有数话同传和组网功能。

(5)所述M个天线分别为超短波用中馈天线或者全波段高增益超短波鞭式天线。

(6)所述M个通信控制器分别包括人机界面显示终端，每个人机界面显示终端用于直观显示通信链路以及对应通信链路上传输的语音和数据。

本发明的有益效果：

第一，本发明能够实现多个超短波电台之间TDMA工作模式的组网通信，能够扩展每个超短波电台的应用范围和通信距离，发挥每个超短波电台近距离通信有效可靠性，以及扩展每个超短波电台的应用范围，并能够通过中继通信的方式弥补超短波电台自身的不足(即超短波电台通信距离短)；同时本发明在不改变现有的通信设备基础上，将多个同类型的超短波电台组成一个通信网网络，使得数据和语音实现共享，并能够自由调阅和下发数据，这在实际战时应用环境中将会起到极大的作用。

第二，本发明在现有的通信设备基础上完成多个超短波电台之间通信，与以往不同的是传输数率能够达到38400bps(可扩展到更高数率)，并采用TDMA的工作模式，可以自动也可以手动使用每一个通信控制器，为每个超短波电台分配IP地址，从而能够实现多个超短波电台组成一个通信网系统，使得在使用过程中的高速、可靠、稳定数据和语音传输更为可靠。

第三，本发明特别加入了通过采用中继器的方式将两部超短波电台作为中继台，实现异频无线网电台间的互联互通功能；若选取的两部中继台分属于两个不同的通信网，则能够实现两个不同通信网之间的中继，从而实现两种不同通信模式的连接通话，扩展了超短波的通信距离，弥补了超短波通信方式自身的不足(如超短波通信距离短，易受遮挡)，发挥了超短波近距离通信的有效可靠性，增强了无线网的灵活性与抗毁性；另外，通过中继台的差转能使两部(或多部)超短波电台之间的通话距离从几公里延伸到十几公里甚至几十公里。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统结构示意图；

图2为数据和话音分别在主台和第1属台内部的处理过程示意框图；

图3为本发明的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统中的多个超短波电台之间实现有线中继功能的示意图。

具体实施方式

参照图1，为本发明实施例的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统结构示意图；该种高速数据传输的超短波电台通信网系统，包括：第1天线、第2天线、第3天线、第4天线、第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台、第4超短波电台、第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器、第4通信控制器。

所述第1天线分别无线通讯连接第2天线、第3天线和第4天线，所述第2天线分别无线通讯连接第3天线和第4天线，所述第3天线无线通讯连接第4天线；所述第1天线双向通讯连接第1超短波电台，第2天线双向通讯连接第2超短波电台，第3天线双向通讯连接第3超短波电台，第4天线双向通讯连接第4超短波电台；所述第1超短波电台双向通讯连接第1通信控制器，第2超短波电台双向通讯连接第2通信控制器，第3超短波电台双向通讯连接第3通信控制器，第4超短波电台双向通讯连接第4通信控制器。

所述的一种高速数据传输用超短波电台通信网系统，其中第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台、第4超短波电台各自的工作模式分别为TDMA的组网工作模式，所述TDMA的工作模式为时分多址技术，即把时间划分成若干个周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙；然后所述由超短波电台组成的通信网系统中将任意一个超短波电台的工作模式中分割后的若干个时隙分别设置为与该超短波电台IP地址有关的时隙，该超短波电台IP地址为该超短波电台对应的通信控制器给该超短波电台设置的物理层固定的IP地址，所述物理层固定的IP地址作为对应超短波电台的身份识别标识，每个超短波电台只能在与之相对应的时隙内进行数据和语音的收发工作，如IP地址为01的超短波电台，只能在IP地址为01的对应时隙内进行数据和语音的收发工作。

为了组成高速数据传输用超短波电台通信网系统，参照图1，将第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台、第4超短波电台分别置于TDMA的组网工作模式，即首先将第1超短波电台设为主台，其他超短波电台分别设为为属台，即将第2超短波电台、第3超短波电台、第4超短波电台依次设为第1属台、第2属台和第3属台；然后，第1通信控制器用于获取语音和数据，并为主台分配物理层固定的IP地址并进行时隙划分，记为第1IP地址和Q₁个时隙；第2通信控制器用于控制第1属台分配IP地址并进行时隙划分，记为第2IP地址和Q₂个时隙；第3通信控制器用于控制第2属台分配IP地址并进行时隙划分，记为第3IP地址和Q₃个时隙；第4通信控制器用于控制第3属台分配IP地址并进行时隙划分，记为第4IP地址和Q₄个时隙；第1IP地址、第2IP地址、第3IP地址和第4IP地址各不相同，Q₁个时隙、Q₂个时隙、Q₃个时隙、Q₄个时隙分别为主台、第1属台、第2属台、第3属台分配不同的工作信道，所述工作信道为收发语音和数据的时间信道；Q₁、Q₂、Q₃、Q₄分别为大于0的整数；所述语音和数据为调制信号。

所述主台用于与第1属台、第2属台和第3属台分别建立通信链路，产生三条通信链路，每条通信链路两端的两个超短波电台分别为主台和第l属台，并且第1通信控制器和第l通信控制器分别用于显示主台和第l属台之间的通信链路；l∈{2,3,…,M}，M＝4。

所述第1属台还用于与第2属台和第3属台分别建立通信链路，产生两条通信链路，第2通信控制器和第3通信控制器分别显示第1属台与第2属台之间的通信链路，第2通信控制器和第4通信控制器分别显示第1属台与第3属台之间的通信链路。

所述第2属台还用于与第3属台建立通信链路，产生一条通信链路，且第3通信控制器和第4通信控制器分别用于显示第2属台与第3属台之间的通信链路。

具体地，所述主台用于与第1属台、第2属台和第3属台分别建立通信链路，其过程为：

将4个天线分别记为第1天线至第4天线；选取第1超短波电台作为主台，其余3个超短波电台作为3个属台，并分别记为第1属台至第3属台；主台通过第1通信控制器设置为主台，并且在第1超短波电台成为主台之后，主台自动生成建网信息的协议数据与载波进行调制，得到第1射频信号，并通过第1天线将第1射频信号发射出去；第l属台通过第l天线接收到主台发送的第1射频信号后，第l属台解调出建网信息的协议数据，开始与主台建网，并自动生成同意与主台建网的路由信息，然后将所述同意建网的路由信息以协议数据的形式与载波进行调制，得到第l射频信号，然后通过第l天线将第l射频信号发射出去；主台通过第1天线接收到第l属台发送的第l射频信号后，解调出第l属台同意与主台建网的路由信息，于是生成主台与第l属台之间的路由信息，并以协议数据的形式分别通过第1通信控制器与第l通信控制器表示主台与第l属台已经建立通信链路，此时主台与第l属台之间开始正常进行语音和数据传输。

令l分别取2至M，进而得到M-1条通信链路，M＝4；所述载波为第1通信控制器获取数据和语音后发送至主台进行串行转换、数字信号处理和基带调制后得到的基带调制信号。

所述M个通信控制器分别用于获取语音和数据，还包括：将M个IP地址分别记为第1IP地址至第M IP地址；主台接收第1通信控制器发送过来的数据和语音，根据主台设置好的第1IP地址在Q₁个时隙当中工作，即将数据和话音作为调制信号与第1射频信号进行调制，得到包含调制信号的射频信号，并通过第1天线发射出去；通过主台与第n属台建立的通信链路，以及第n属台通过第n通信控制器设置好的IP地址，第n属台在Q_n个时隙内接收主台发送的包含调制信号的射频信号，并通过第n属台进行解调得到解调后的数据和话音，然后将所述解调后的数据和话音通过第n属台反馈给第n通信控制器，并在第n通信控制器上显现出来，该解调后的数据和话音即为主台通过第1天线发射出去的数据和话音，此时完成主台与第n属台之间数据和话音的发送与接收；n∈{2,3,…,M}，M＝4；其中，第1射频信号为第1超短波电台作为主台后自动生成建网信息的协议数据与载波进行调制后得到的射频信号；所述载波为第1通信控制器获取数据和语音后发送至主台进行串行转换、数字信号处理和基带调制后得到的基带调制信号。

本发明的一种高速数据传输用超短波电台通信网系统建立并达到稳定状态后，主台与第1属台、第2属台、第3属台之间都能形成有效通信链路；第1通信控制器用于获取语音和数据，并控制主台分配IP地址，然后根据所述IP地址进行时隙划分；主台和第1属台、第2属台、第3属台只能在分配给自己的时隙内收发语音和数据，从而主台、第1属台、第2属台、第3属台组成能够建立起稳定的、可用于高速数据传输的通信网系统；所述稳定状态为每一条通信链路建立后维持一分钟不中断。

在主台、第1属台、第2属台、第3属台组成能够建立起稳定的、可用于高速数据传输的通信网系统后，形成了IP地址01到IP地址02、IP地址01到IP地址03、IP地址01到IP地址04、IP地址02到IP地址03、IP地址02到IP地址04、IP地址03到IP地址04的六条通信链路，形成的六条通信链路表明主台、第1属台、第2属台、第3属台相互之间的通信分别是可靠的，此时能够进行数据和语音传输，并且每一条链路通过对应的通信控制器的终端直观显示，即第1通信控制器的人机界面显示终端上显示的通信链路为：IP地址01到IP地址02、IP地址01到IP地址03、IP地址01到IP地址04，第2通信控制器的人机界面显示终端上显示的通信链路为：IP地址02到IP地址01、IP地址02到IP地址03、IP地址02到IP地址04；第3通信控制器的人机界面显示终端上显示的通信链路为：IP地址03到IP地址01、IP地址03到IP地址02、IP地址03到IP地址04，第4通信控制器的人机界面显示终端上显示的通信链路为：IP地址04到IP地址01、IP地址04到IP地址02、IP地址04到IP地址03；如图1所示；其中，IP地址01为主台物理层固定的IP地址，IP地址02为第1属台物理层固定的IP地址，IP地址03为第2属台物理层固定的IP地址，IP地址04为第3属台物理层固定的IP地址。

由于主台根据IP地址分配时隙，比如在将时间划分成周期性的帧内，分别再进行时隙划分，将主台、第1属台、第2属台、第3属台分别设置为8个时隙，分别记为01、01、02、02、03、03、04、04；本发明实施例中设定一个帧内的周期为1.8秒，每一个时隙的时间为75毫秒；那么主台的IP地址为01的只能在时隙为01的时间段内与第1属台、第2属台、第3属台之间进行语音和数据的收发，第1属台的属台IP地址为02的只能在时隙为02的时间段内与主台、第2属台、第3属台之间进行语音和数据的收发，第2属台的IP地址为03的只能在时隙为03的时间段内与主台、第1属台、第3属台之间进行语音和数据的收发，第3属台的IP地址为04只能在时隙为04的时间段内与主台、第1属台、第2属台之间进行语音和数据的收发；由于主台、第2属台、第3属台各自的时隙设置都相同，而主台、第1属台、第2属台、第3属台各自的IP地址都不同，因此在一个时隙时间段内，只会有一个电台进行语音和数据的收发工作；因此在本发明实施例的组网模式下，电台工作不会因为冲突而导致语音和数据丢失；其中电台为主台、第1属台、第2属台、第3属台中的任意一个。

本发明实施例中的第1天线、第2天线、第3天线、第4天线分别为超短波用中馈天线或者全波段高增益超短波鞭式天线。

所述主台、第1属台、第2属台、第3属台都为同一类型的超短波电台，其工作频率范围都为30MHz-88MHz，且都具有数话同传和组网功能；每个超短波电台的结构、功能、内部电路构造都相同，并且都包括音频电路、数字电路、混频电路、频率合成器电路、射频调谐电路和射频功率放大电路；每个数字电路包含数字信号处理器和高速模数转换模块，每个超短波电台的内部连接关系为：音频电路通讯电连接数字信号处理器，所述数字信号处理器通讯电连接高速模数转换模块，所述高速模数转换模块通讯电连接混频电路，所述混频电路分别通讯电连接射频调谐电路和射频功率放大电路，频率合成器电路通讯电连接频率合成器电路；每一个高速模数转换模块都为高速数模转换芯片，且每一个超短波电台在功能方面有四种工作模式，分别为模拟话、定频数字话、空闲信道搜索、跳频数字话；其中定频数字话和跳频数字话可设置为TDMA组网方式工作，从而形成多个超短波电台之间的通信。

所述第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器、第4通信控制器都为同一类型的通信控制器，每一个通信控制器都包括人机界面显示终端和通信控制模块，每一个人机界面显示终端都是计算机等能够实现人机操作界面的设备；每一个通信控制模块都是一种控制设备，且每一个通信控制模块分别通讯电连接对应超短波电台的数据音频口和对应人机界面显示终端的串口；操作人员通过操作每个通信控制器内的通信控制模块设置对应超短波电台的各项参数，如工种、频率、跳频信息、IP地址、时隙，查询对应超短波电台的各种实时信息，如收发语音和数据的指示、链路信息。由于所述通信网系统采取TDMA的组网方式工作，因此需要通过每个通信控制器为对应超短波电台分配IP地址和时隙；每个超短波电台获得的IP地址各不相同，并通过时隙划分为每个超短波电台分配不同的收发时间信道，从而使得所述通信网系统内的每个超短波电台实现时分半双工、数话同传。

参照图2，为数据和话音分别在主台和第1属台内部的处理过程示意框图；其中包括主台向第1属台传输数据和语音，以及第1属台接收主台发送过来的数据和语音；如图2所示，第1属台将需要传输的数据通过第1通信控制器转换为串行数据后输入至主台，经过主台的音频电路进行电平处理后得到串行数据，并将所述串行数据送至数字电路，数字电路中的数字信号处理器将串行数据转换为数字信号，再对所述数字信号进行数字信号处理后经由数字电路的高速数模转换模块进行基带调制处理，得到基带调制信号，并将所述基带调制信号作为载波与第1射频信号进行调制，得到包含基带调制信号的第1射频信号，并将所述包含基带调制信号的第1射频信号发送至混频电路；所述频率合成器电路用于获取本振信号，并将所述本振信号发送至混频电路；混频电路对所述包含基带调制信号的第1射频信号和所述本振信号进行两次混频、滤波，再经过射频功率放大电路进行功率放大，得到10W功率射频信号，并将所述10W功率射频信号经由第1天线发射出去，这就是主台对所述需要传输的数据的发送过程；本发明实施例中高速数模转换模块为高速数模转换芯片。

第1属台通过第2天线接收到主台发送过来的10W功率射频信号，10W功率射频信号经过空间环境衰减后得到微弱射频功率信号进入第1属台的射频调谐电路进行低噪声放大，得到10dB增益的射频信号后进入第1属台的混频电路进行两次混频后，得到中频信号，将所述中频信号发送至第1属台的数字电路，该数字电路中的高速模数转换模块将所述中频信号还原为数字信号，该数字电路的数字信号处理器对所述数字信号在数字电路中进行数字信号处理后，得到基带信号，然后将所述基带信号发送至第1属台的音频电路，所述音频电路对所述基带信号进行音频处理后通过第1属台的数据音频口输出至第2通信控制器，第2通信控制器通过其内部的通信控制终端进行直观显示，得到主台发送过来的数据和语音，这就是第1属台对于主台发送数据和语音的接收过程，从而完成所述需要传输的数据从主台到第1属台的传送过程；所述需要传输的数据为语音、图像、文字或者GPS信息。

为实现超短波电台高速数据传输的稳定性，尤其在跳频数字化模式下。由于跳频跳速过快，以往的超短波电台无法做到跳频的每一个频率点发射功率都一致；而本发明实施例使用的主台、第1属台、第2属台和第3属台相比于传统超短波电台，其优势在于主台、第1属台、第2属台和第3属台各自功率在每一个频率点都是一致的，这样在跳频过程中，不会因为某一段频率点功率过小，导致传输的语音和数据丢失，从而保证了通信过程中语音和数据的稳定传输；功率的一致性是因为使用的主台、第1属台、第2属台和第3属台分别在生产过程中对每个频率点都预置了功率参数；同时在TDMA组网模式下，所传输的数据中加入了前向纠错模式，通过程序协议对所传输的数据进行打包，并在发送的每一个数据包末端加入两个校验位，所述两个检验位用来描述对应数据包的大小；收台收到打包的数据包后通过每个数据包末端的两个校验码进行纠错，若发现收到的数据包中包含的数据大小与校验码描述的大小不一致，则收台自动向发台请求再次重传，从而不会发生因为中间某一数据包丢失或中断，造成后面其他所有数据包都收不到的情况，这点用在图像传输很有作用；其中，所述收台为主台、第1属台、第2属台和第3属台中任意一个，所述发台为主台、第1属台、第2属台和第3属台，且收台和发台不能相同。

由于超短波电台的实际使用情况，使其能够在山地、盆地、城市等复杂的环境条件下使用，在组成系统通信网的情况下，如何实现数据传输的可靠和维持网的稳定是很重要的；因此本发明采用了断线重连和主、属台机制：即在实际使用时设置一个主台，其他为属台；主动向任意一个属台发送建网信号，并进行实时收发语音和数据，所述数据为图像、文字或者GPS信息；对应属台接收到主台的建网信号后向主台发送与建网对应的路由信息，从而使得每一个属台分别与主台之间建立若干条通信链路，该若干条通信链路建立后，主台向每一个属台周期性的发送维持路由信息，从而维持每一条通信链路的稳定，从而主台与每一个属台之间分别建立了通信链路，并在对应通信控制器内部的人机界面显示终端上显示主台与相应属台之间的链路信息；当每一条通信链路稳定后，表明通信网系统建立完成，并且主台与每一个属台之间都能够进行数据传输；若某一个属台在移动过程中，由于地形原因导致接收到的建网信号被遮挡或因为人为的原因导致该属台关机，则会中断其与主台的联系，并与已经建立好的通信网系统脱离；其中，维持路由信息为第1通信控制器内部人机界面显示终端上包含的所有链路信息，通信链路稳定的标志为每一条通信链路建立后维持一分钟不中断。

由于主台周期性向每一个属台发送维持路由信息，那么每一个属台重新接收到主台发送的维持路由信号的时候，会再次进入通信网系统内实现断线重连；若在建立所述通信网系统过程中，由于人为不当操作导致主台掉网，但维持路由信息不会随着主台的掉网而中断，并会维持一分钟左右时间，在该一分钟左右的时间内所述通信网系统通过程序设置的竞争机制在几个属台中选出一个属台作为次主台，此时次主台担当主台的作用继续维系通信网系统的稳定运行，从而保证本发明所述通信网系统的可靠性。

为实现主台、第1属台、第2属台和第3属台之间的组网工作，主台、第1属台、第2属台和第3属台都需要设置在组网工作位，该组网工作位跳频参数设置一致，进而保证主台、第1属台、第2属台和第3属台相互之间互通；第1通信控制器为主台分配固定的媒体访问控制(IP)地址，以及时分多址(TDMA)工作模式下的时隙，第1通信控制器为主台分配固定的媒体访问控制(IP)地址，以及时分多址(TDMA)工作模式下的时隙；第2通信控制器为第1属台分配固定的媒体访问控制(IP)地址，以及时分多址(TDMA)工作模式下的时隙；第3通信控制器为第2属台分配固定的媒体访问控制(IP)地址，以及时分多址(TDMA)工作模式下的时隙；第4通信控制器为第3属台分配固定的媒体访问控制(IP)地址，以及时分多址(TDMA)工作模式下的时隙；这样操作后，主台、第1属台、第2属台和第3属台都不再是独立的个体，而分别具有身份识别码。

在所述通信网系统内的时分多址(TDMA)工作模式下的时隙分为话音时隙和数据时隙，话音时隙是固定时隙，固定时隙与媒体访问控制(IP)地址无关，用于广播式通话；话音时隙在通信网系统内为广播传输，主台拥有最高优先级，具备强插功能；数据时隙与媒体访问控制(IP)地址有关，IP地址固定的主台或属台只能在给其分配的数据时隙内进行收、发数据，所述数据为图像、文字或者GPS信息；数据时隙中的数据用于点对点传输。

如图1，比如第1超短波电台的IP地址设置为IP地址01，并根据该IP地址01分配时隙编号01的两个连续时隙。第2超短波电台的IP地址设置为IP地址02，根据该IP地址02分配时隙编号02的两个连续时隙。第1超短波电台只能在IP地址01的两个连续时隙内进行收、发数据，第2超短波电台只能在IP地址02的两个连续时隙内进行收、发数据；由于公用的话音时隙与数据时隙不冲突，因此第1超短波电台和第2超短波电台之间话音和数据的相互传输也不会受到干扰，这样就实现了数话同传、时分双工，保证第1超短波电台和第2超短波电台工作的连续性和灵活性；其中，两个连续时隙都指数据时隙。

为实现超第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台之间的中继工作，本发明还使用中继器进行有线中继，参照图3，为本发明的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统中的多个超短波电台之间实现有线中继功能的示意图；其中，中继器包括中继线缆或遥控线缆；如图3所示，比如第1超短波电台与第2超短波电台能够互通，第3超短波电台和第4超短波电台能够互通，但第1超短波电台与第4超短波电台不能直接互通；互通表示两个超短波电台之间能够直接传输语音和数据；于是将第2超短波电台和第3超短波电台分别作为中转台进行使用；中继器一端通讯连接第2超短波电台的数据音频口，另一端通讯连接第3超短波电台的数据音频口，第1超短波电台通过第1通信控制器发送的话音和数据，经由第1超短波电台对数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第1天线发射出去，第2超短波电台经由第2天线接收到包含有调制信号的射频信号后进行解调，从第2超短波电台的数据音频口输出话音和数据，再通过中继器将输出的话音和数据转送至第3超短波电台，并从第3超短波电台的数据音频口输入，同时也控制第3超短波电台转发，即第3超短波电台对接收到的数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第3天线发射出去，第4超短波电台经由第4天线接收到得到包含有调制信号的射频信号后解调得到话音和数据，然后经由第4超短波电台的数据音频口输出至第4通信控制器内的人机界面显示终端进行直观显示；于是实现了第1超短波电台的话音和数据被第4超短波电台收到，完成了一个中继通信过程。

同样，第4超短波电台通过第4通信控制器发送的话音和数据经由第4超短波电台对数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第4天线发射出去，第3超短波电台经由第3天线接收到包含有调制信号的射频信号后进行解调，从第3超短波电台的数据音频口输出话音和数据，再通过中继器将输出的话音和数据转送至第2超短波电台，并从第2超短波电台的数据音频口输入，同时也控制第2超短波电台转发，即第2超短波电台对接收到的数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第2天线发射出去，第1超短波电台经由第1天线接收到得到包含有调制信号的射频信号后解调得到话音和数据，然后经由第1超短波电台的数据音频口输出至第1通信控制器内的人机界面显示终端进行直观显示；于是实现了第1超短波电台收到接收到话音和数据。

比如在实际使用过程中，如图3所示，图3为本发明的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统中的多个超短波电台之间实现有线中继功能的示意图；其中，第1超短波电台与第2超短波电台直线通话距离8km，第2超短波电台和第3超短波电台分别作为中继台，由于采用有线中继，因此第2超短波电台和第3超短波电台之间的距离比较近，第2超短波电台和第3超短波电台之间的距离取决于中继线缆或遥控线缆的长度，第3超短波电台与第4超短波电台之间的直线距离为8km，于是能够实现第1超短波电台与第4超短波电台的直接互联互通，扩展超短波电台通信距离最大到16km；本发明实施例在使用有线中继的时候不考虑第1超短波电台、第4超短波电台之间的通话模式和通话参数是否一样，只要保证第1超短波电台和第2超短波电台之间能够互通，且第3超短波电台和第4超短波电台之间也能够互通，这是使用有线中继最主要的优点。

由于每个超短波电台的实际使用情况，以及本发明所述系统通信网中任意两个超短波电台之间进行直接互通的距离是有限的，使得经常会发生主台与属台由于距离过远而断网的情况；若需要使用有线中继，需要中继线缆，并且额外需要两部超短波电台分别作为中继台，这在实际使用中属于苛刻条件，因此在本发明所述的通信网系统中使用无线中继。

此处还是以图1所示四部超短波电台为例说明本发明所述的通信网系统中使用无线中继的功能：分别设置第1超短波电台为主台(IP地址设置为01)，第2超短波电台为第1属台(IP地址设置为02)，第3超短波电台为第2属台(IP地址设置为03)，第4超短波电台为第3属台(IP地址设置为04)；在包含主台、第1属台、第2属台、第3属台的通信网系统中，主台分别与第1属台和第2属台的通信链路都很可靠，主台与第1属台由于距离很远直接通信很差或通不上，若第1属台和第2属台介于主台和第4属台之间，且第1属台和第2属台分别与主台和第3属台进行直接通信的通信质量都很好，则选择第1属台或者第2属台作为中间链路节点，在本发明实施例所述通信网系统内，主台通过中间链路节点的中继与第3属台进行互联互通，此时第1通信控制器内的人机界面显示终端和第4通信控制器内的人机界面显示终端上分别显示01通过02(或03)到04的链路；于是在不使用任何额外设备的情况下，第1超短波电台与第4超短波电台之间实现网内无线中继，拓展了超短波电台的使用距离，使得实际使用过程中本发明实施例所述的通信网系统更加灵活和可靠。

本发明中，通过操作第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器与第4通信控制器，完成第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台之间指定的功能；在操作员的控制下能够完成以下功能：

第1，使用第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台分别通过第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器与第4通信控制器获得相应的IP地址。

第2，使用第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台对应通过第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器与第4通信控制器分别获得主、属台权限。

第3，使用第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台对应通过第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器与第4通信控制器分别获得时隙分配。

第4，经过以上操作的使用第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台可通过该设备的控制组成通信网系统。

第五，同一个系统通信网内的第1超短波电台、第2超短波电台、第3超短波电台与第4超短波电台通过第1通信控制器、第2通信控制器、第3通信控制器与第4通信控制器的操作分别进行数据和语音传输。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，包括：M个天线、M个超短波电台和M个通信控制器；所述M个天线之间为无线通讯连接，且所述M个天线分别对应双向通讯连接M个超短波电台，所述M个超短波电台分别对应双向通讯连接M个通信控制器；

所述M个通信控制器分别用于获取语音和数据，并分别为M个超短波电台对应分配媒体访问控制IP地址以及进行时隙划分，分别得到M个IP地址和Q个时隙；所述M个IP地址与M个超短波电台一一对应且各不相同；所述Q个时隙为Q₁个时隙至Q_M个时隙之间的和，其中将第i个超短波电台进行时隙划分后包含的时隙个数记为Q_i，Q_i为大于0的整数，i∈{1,2,…,M}；所述Q个时隙分别为M个超短波电台分配不同的工作信道，所述工作信道为收发语音和数据的时间信道；所述语音和数据为调制信号；

所述时隙包含语音时隙和数据时隙，所述语音时隙用于广播式通话，所述数据时隙用于点对点数据传输，其中数据为图像、文字或者GPS信息。

2.如权利要求1所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，将M个通信控制器分别记为第1通信控制器至第M通信控制器，将M个超短波电台分别记为第1超短波电台至第M超短波电台；选取第j超短波电台作为主台，其余M-1个超短波电台作为M-1个属台，并分别记为第1属台至第M-1属台；所述主台用于与其余M-1个属台分别建立通信链路，得到M-1条通信链路，每条通信链路两端的两个超短波电台分别为主台和第l属台，并且第1通信控制器和第l通信控制器分别用于对应显示主台和第l属台之间的通信链路；j∈{1,2,…,M}，l∈{1,2,…,M}，l≠j；

所述第l属台还用于与第k属台建立通信链路，k分别取1至M，k∈{1,2,…,M}，k≠l，分别得到M-2条通信链路，并且第l通信控制器和第k通信控制器还分别用于对应显示第l属台和第k属台之间的通信链路；l∈{1,2,…,M}，k∈{1,2,…,M}，k≠l。

3.如权利要求2所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，所述主台用于与其余M-1个属台分别建立通信链路，得到M-1条通信链路，其过程为：

将M个天线分别记为第1天线至第M天线；选取第j超短波电台作为主台，其余M-1个超短波电台作为M-1个属台，并分别记为第1属台至第M-1属台；第j超短波电台通过第j通信控制器设置为主台，并且在第j超短波电台成为主台之后，主台自动生成建网信息的协议数据与载波进行调制，得到第j射频信号，并通过第j天线将第j射频信号发射出去；第l属台通过第l天线接收到主台发送的第j射频信号后，第l属台解调出建网信息的协议数据，开始与主台建网，并自动生成同意与主台建网的路由信息，然后将所述同意建网的路由信息以协议数据的形式与载波进行调制，得到第l射频信号，然后通过第l天线将第l射频信号发射出去；

主台通过第j天线接收到第l属台发送的第l射频信号后，解调出第l属台同意与主台建网的路由信息，于是生成主台与第l属台之间的路由信息，并以协议数据的形式分别通过第j通信控制器与第l通信控制器表示主台与第l属台已经建立通信链路，即得到第l条通信链路，此时主台与第l属台之间开始正常进行语音和数据传输；其中，所述载波为第j通信控制器获取数据和语音后发送至主台进行串行转换、数字信号处理和基带调制后得到的基带调制信号；

令l分别取1至M，l≠j，进而得到M-1条通信链路。

4.如权利要求2所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，还包括中继器，所述第l属台还用于与第k属台建立通信链路，具体是使用中继器建立第l属台与第k属台之间的通信链路，其中中继器一端通讯连接第l属台，另一端通讯连接第k属台；

主台通过第j通信控制器发送的话音和数据，经由主台对所述数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第j天线发射出去，第l属台经由第l天线接收到包含有调制信号的射频信号后进行解调，从第l属台的数据音频口输出话音和数据，再通过中继器将输出的话音和数据转送至第k属台，并从第k属台的数据音频口输入，同时中继器还用于控制第k属台转发，即第k属台对接收到的数据和话音进行调制，得到包含有调制信号的射频信号，并通过第k天线发射出去，第t属台经由第t天线接收到得到包含有调制信号的射频信号后解调得到话音和数据，然后经由第t超短波电台的数据音频口输出至第t通信控制器进行直观显示；t∈{1,2,…,M}，k∈{1,2,…,M}，t≠k。

5.如权利要求1或3所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，所述M个通信控制器分别用于获取语音和数据，还包括：

将M个IP地址分别记为第1IP地址至第M IP地址；第j超短波电台接收第j通信控制器发送过来的数据和语音，根据第j超短波电台设置好的第j IP地址在Q_j个时隙当中工作，即将数据和话音作为调制信号与第j射频信号进行调制，得到包含调制信号的射频信号，并通过第j天线发射出去；通过第j超短波电台与第n超短波电台建立的通信链路，以及第n超短波电台通过第n通信控制器设置好的IP地址，第n超短波电台在Q_n个时隙内接收第j超短波电台发送的包含调制信号的射频信号，并通过第n超短波电台进行解调得到解调后的数据和话音，然后将所述解调后的数据和话音通过第n超短波电台反馈给第n通信控制器，并在第n通信控制器上显现出来，该解调后的数据和话音即为第j超短波电台通过第j天线发射出去的数据和话音，此时完成第j超短波电台与第n超短波电台之间数据和话音的发送与接收；

j∈{1,2,…,M}，n∈{1,2,…,M}，j≠n；其中，第j射频信号为第j超短波电台作为主台后自动生成建网信息的协议数据与载波进行调制后得到的射频信号；所述载波为第j通信控制器获取数据和语音后发送至主台进行串行转换、数字信号处理和基带调制后得到的基带调制信号。

6.如权利要求1所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，所述M个超短波电台各自的工作频率范围分别为30MHz-88MHz，且都具有数话同传和组网功能。

7.如权利要求1所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，所述M个天线分别为超短波用中馈天线或者全波段高增益超短波鞭式天线。

8.如权利要求1所述的一种高速数据传输的超短波电台通信网系统，其特征在于，所述M个通信控制器分别包括人机界面显示终端，每个人机界面显示终端用于直观显示通信链路以及对应通信链路上传输的语音和数据。