CN107770806B - 基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法及其系统，发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，接收方在不同的应答频率上同时发送应答；发起方接收并判断应答信号是否满足建链条件；发起方决策出本次业务的通信收发频率并下发给所有接收方；通信链路建立后，发起方将数据分为若干数据帧，选择频率发送当前要发送的数据帧；接收方判断接收该数据帧正确与否，并在不同频率同时发送接收该数据帧的反馈信息；发起方根据接收的反馈信息决定是否发送下一数据帧，直至该数据所对应的所有数据帧发送完毕。本发明较传统短波通信基于单发单收技术大大缩短了链路建立和业务通信时间。
Description
技术领域
本发明为短波通信技术领域,具体涉及一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法及其系统。
背景技术
传统的短波多用户通信基于单发单收技术，发起方必须等到所有接收方应答完毕，才能尝试下一个频率，链路建立和业务通信时间随着用户数增加呈线性增加。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信建链方法、通信方法、终端及其系统，应用于多个短波用户组网后的数字业务通信，大大缩短了链路建立和业务通信时间。
具体技术方案如下：
一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信建链方法，任意一组网用户均可作为发起方发起链路建立，其它组网用户作为被呼方；其包括：
发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，在发起建链呼叫的同时携带各被呼方的应答频率；
发起方同时接收不同被呼方在不同的应答频率上同时发送的应答信号，并判断是否满足建链条件：若不满足，则在短波频段内尝试选择其它频率再次发起建链呼叫，直到满足建链条件为止；
发起方综合评价所有满足建链条件的建链呼叫频率的收发质量，决策出本次业务的通信收发频率并下发给各被呼方；
至此，完成通信链路建立。
作为一种优选方案，发起方根据应答信号中携带的各被呼方接收建链呼叫的信噪比以及接收各被呼方应答信号的接收信噪比判断是否满足建链条件。
作为一种优选方案，建链条件是指：对于每一个发起方尝试的建链呼叫频率，应答信号中携带的各被呼方接收建链呼叫的信噪比的最小值作为该频率的被呼方接收信噪比，接收各被呼方应答信号的信噪比的最小值作为该频率发起方接收信噪比，如果若干次尝试的建链呼叫频率的被呼方接收信噪比满足建链门限，若干次尝试的建链呼叫频率的发起方接收信噪比满足建链门限，且这些满足建链门限所对应的建链呼叫频率能和大于预设比例的被呼方沟通；其中，建链门限指的是预先设置的信噪比门限；预设比例是指事先指定的组网用户总数的一定比例。比如共有8个用户组网，可以设定“通过这些频率能和大于6个用户的接收方沟通，就满足建链条件。
作为一种优选方案，发起方综合评价所有满足建链条件的建链呼叫频率的收发质量是指：发起方在所有满足建链条件的频率中按照被呼方接收信噪比和发起方接收信噪比从高到低的原则选择若干频率作为本次业务的通信收发频率。
作为一种优选方案，发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，包括：
根据发起方和被呼方位置、距离计算每个时段的可通频段；
根据发起方和被呼方之间的历史通信情况，按照通信质量由高到低生成每个时段的历史优质频率集；
选择呼叫频率时，在相应时段对应的历史优质频率集中按照通信质量从高到低选择。
作为一种优选方案，如果相应时段对应的历史优质频率全部尝试完毕，则采用二分搜索方法在相应时段的可通频段中排除历史优质频率之外的其它频率内选择频率。
作为一种优选方案，发起方在发起建链呼叫的同时携带的各接收方的应答频率是在建链呼叫频率周围按照一定间隔生成。
本发明还公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信建链方法，其包括：
发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，发起方在发起建链呼叫的同时携带各接收方的应答频率；
接收方在发起方发起建链呼叫时携带的不同应答频率上同时发送应答。
作为一种优选方案，发起方在发起建链呼叫的同时携带的各接收方的应答频率是在建链呼叫频率周围按照一定间隔生成。
作为一种优选方案，接收方在发起方预先安排的应答频率上发送应答。
本发明还公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法，应用于多个短波用户组网后的数字业务通信，任意一组网用户可作为发起方发起数字业务通信，其它组网用户作为接收方；其通过上述短波多用户通信建链方法建立好的通信链路上进行数字业务通信，具体包括：
发起方将数据分为若干数据帧，在所有满足建链条件的频率中选择频率发送当前要发送的数据帧；
收到该数据帧的组网用户判断接收该数据帧正确与否，并在不同频率同时发送接收该数据帧的反馈信息；
发起方根据接收方在不同频率同时发送的对其所接收到的数据帧判断正确与否的反馈信息决定是否发送下一数据帧，直至该数据的所有数据帧均发送完毕。
作为一种优选方案，发起方在业务频率按照信噪比从高到低原则选择频率发送当前要发送的数据帧。
作为一种优选方案，发起方只有收到所有网成员对当前发送数据帧的正确接收确认后，才能发送下一数据帧，否则选择下一个频率继续发送当前数据帧直到正确接收确认。
作为一种优选方案，每个数据帧有CRC校验，收到该数据帧的接收方通过CRC校验判断接收数据帧的正确与否，如果CRC校验通过，接收数据帧的反馈信息为正确接收信息；如果CRC校验不通过，接收数据帧的反馈信息为错误接收信息。
本发明还公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法，应用于多个短波用户组网后的数字业务通信，任意一组网用户可作为发起方发起数字业务通信，其它组网用户作为接收方；其通过上述短波多用户通信建链方法建立好的通信链路上进行数字业务通信，具体包括：
收到该数据帧的接收方判断接收该数据帧正确与否，并在不同频率同时发送接收该数据帧的反馈信息。
本发明还公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户终端，其配置有相互连接的设备和PC机，所述设备具备宽带多信道接收能力，所述PC机执行数字业务通信控制程序；所述数字业务通信控制程序可执行上述基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信建链方法进行通信链路建立，基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法进行数字业务通信中的至少一种。
本发明还公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信系统，应用于多个短波用户组网后的数字业务通信，该系统包括多个短波组网用户，各组网用户配置有相互连接的设备和PC机，所述设备具备宽带多信道接收能力，所述PC机执行数字业务通信控制程序；任意一组网用户均可作为发起方或接收方；所述数字业务通信控制程序可执行上述基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信建链方法进行通信链路建立，基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法进行数字业务通信中的至少一种。
相对现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)解决了基于单发单收技术的传统短波多用户通信中，随着用户数增加，链路建立和业务通信时间呈线性增加的问题。
(2)较传统短波通信基于单发单收技术，采用此方法后大大缩短了链路建立和业务通信时间。
附图说明
图1为实施例中所述的多个短波用户组网后进行数字业务通信的应用场景示意图；
图2为实施例中所述的基于宽带多通道接收技术的建链流程图；
图3为实施例中所述的基于单发单收技术的建链流程图；
图4为实施例中所述的基于宽带多通道接收技术的数字业务通信流程图；
图5为实施例中所述的基于的单发单收技术的数字业务通信流程图。
具体实施例
实施例中公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法，应用于多个短波用户组网后的数字业务通信，包括通信链路建立阶段和数字业务通信阶段，其中，
通信链路建立阶段：
任意一组网用户均可作为发起方发起链路建立，其它组网用户作为接收方；
发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，发起方在发起建链呼叫的同时携带各接收方的应答频率；
收到呼叫的接收方在不同的应答频率上同时发送应答；
发起方同时接收来自不同接收方的应答信号并判断是否满足建链条件：若不满足，则在短波频段内尝试选择其它频率再次发起建链呼叫，直到满足建链条件为止；
发起方综合评价所有满足建链条件的建链呼叫频率的收发质量，决策出本次业务的通信收发频率并下发给各接收方；
至此，完成通信链路建立；
数字业务通信阶段：
通信链路建立后，任意一组网用户可作为发起方发起数字业务通信，其它组网用户作为接收方；
发起方将数据分为若干数据帧，在所有满足建链条件的频率中选择频率发送当前要发送的数据帧；
收到该数据帧的组网用户(即接收方)判断接收该数据帧正确与否，并在不同频率同时发送接收该数据帧的反馈信息；
发起方根据接收的反馈信息决定是否发送下一数据帧，直至该数据的所有数据帧均发送完毕；
至此，本次数字业务通信结束。
如图1所示，实施例中还公开一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信系统，该系统由设备、PC机以及运行在PC机上的控制软件组成其，其应用场景是多个短波用户组网后进行数字业务通信。
设备和PC机连接，PC机上运行控制软件，该控制软件可同时包括发起方控制软件或接收方控制软件，在运行时，自动判别该用户是作为发起方还是接收方，然后运行相应的发起方控制软件或接收方控制软件。
发起方(附图中对应主呼方)控制软件主要完成的功能包括：1)控制设备发起建链呼叫；2)发送数字业务；3)通信过程数据记录以便后期数据分析。
接收方(附图中对应被呼方)控制软件主要完成的功能包括：1)对收到的链路呼叫控制设备进行应答；2)接收数字业务；3)通信过程数据记录以便后期数据分析。
该短波多用户通信系统的通信建链方法主要包括如下步骤：
S0、任一组网用户可以作为发起方发起链路建立，其它组网用户称为接收方。
S1、发起方PC上运行的控制软件控制研发设备选择建链呼叫频率，具体包括以下过程：
S11、根据发起方和接收方位置、距离计算每个时段的可通频段；
S12、根据发起方和接收方之间的历史通信情况，按照通信质量由高到低生成每个时段的历史优质频率集；
S13、选择呼叫频率时首先在相应时段对应的历史优质频率集按照通信质量从高到低选择；
S14、如果相应时段对应的历史优质频率全部尝试完毕，就在相应时段的可通频段内按照二分搜索方法选择频率。
S2、发起方PC上运行的控制软件控制研发设备在选择的建链呼叫频率上发起建链呼叫，呼叫同时携带各接收方的应答频率，应答频率可以在呼叫频率周围按照一定间隔生成；
S3、收到呼叫的接收方解析出呼叫信号中携带的应答频率，然后在不同的应答频率上同时发送应答；
S4、设备采用射频直接数字化硬件架构，可以接收短波频段所有信号，接收的模拟信号经滤波、放大后送至宽带AD变换器，数字化后再送到可编程高速FPGA，通过软件实现多信道的数字滤波、下变频、解调、译码等功能。可见，该研发设备具备宽带多信道接收能力，所以发起方可以同时接收来自不同接收方的应答信号；
S5、发起方对于每一个尝试的频率，将应答信号中携带的各接收方接收建链呼叫信噪比的最小值作为该频率的接收方接收信噪比，将接收各接收方应答信号信噪比最小值作为该频率发起方接收信噪比，如果尝试频率中有若干频率的接收方接收信噪比满足建链门限，有若干频率的发起方接收信噪比满足建链门限，通过这些频率能和大于预设比例的接收方沟通，就满足建链条件，如果未满足建链条件，就尝试下一个频率，此过程一直重复直到满足建立要求；
S6、发起方在所有满足建链条件的频率中按照接收方接收信噪比从高到低选择若干频率作为本次业务的通信接收频率，按照发起方接收信噪比从高到低原则选择若干频率作为本次业务的通信发送频率，并下发给所有接收方，建立通信链路。
结合图2所示的基于宽带多通道接收技术的建链流程和图3所示的基于单发单收技术的建链流程，可以看出图3示出的现有技术中的基于单发单收的建链流程，发起方在发完一次建链呼叫后，接收方按照预定的应答顺序依次应答，发起方要等待所有接收方应答时间结束后，才能进行下一次发送。而图2示出的本发明所提出的基于宽带多通道接收技术的建链流程，由于发起方可以同时接收所有接收方的应答信号，所以发起方在发完一次建链呼叫后，只要等待一个接收方应答时间，就可以进行下一次发送。
假设建链呼叫时间为t1，建链呼叫应答时间为t2，业务频率下发时间为t3，用户数为N，建链需要尝试的频率次数为M，则基于单发单收技术的一次呼叫和应答时间为t1+t2×(N-1)，建链时间为(t1+t2×(N-1))×M+t3；基于宽带多通道接收技术的一次呼叫和应答时间为t1+t2，建链时间为(t1+t2)×M+t3。可见，基于宽带多通道接收技术的建链时间比基于单发单收技术的建链时间缩短(N-2)×t2×M，可以看出基于单发单收技术的建链时间随用户数增加而线性增加，而基于宽带多通道接收技术的建链时间不随用户数的增加而增加。随着用户数和尝试频率的增加，基于宽带多通道接收技术相对于基于单发单收技术，建链时间缩短的优势也越来越明显。
通信链路建链后，该短波多用户通信系统中的任一用户作为发起方可以发起数字业务通信，其它组网用户作为接收方。具体包括以下步骤：
S1、发起方将数据分为若干数据帧，每个数据帧有CRC校验，发起方在业务频率按照信噪比从高到低原则选择频率发送当前要发送的数据帧；
S2、收到该数据帧的网成员(即接收方)通过CRC校验来判断接收数据帧的正确与否，如果CRC校验通过，接收数据帧的反馈信息为正确接收信息；如果CRC校验不通过，接收数据帧的反馈信息为错误接收信息，收到该数据帧的网成员在不同频率同时发送接收该数据帧反馈信息；
S3、发起方只有收到所有网成员对当前发送数据帧的正确接收确认后，才能发送下一数据帧，否则选择下一个频率继续发送当前数据帧；
S4、重复S2和S3直至该数据所对应的所有数据帧均发送完毕后，该次数字业务通信结束。
结合图4所示的基于宽带多通道接收技术的数字业务通信流程和图5所示的基于单发单收技术的数字业务通信流程，可以看出，图5示出的现有技术中的基于单发单收的数字业务通信流程，发起方在发送完一次数据帧后，接收方按照预定的反馈顺序依次反馈接收数据帧的正确与否，发起方要等待所有接收方反馈时间结束后，才能根据接收方的反馈结果进行下一次发送；图4示出的本发明所提出的基于宽带多通道接收技术的数字业务通信流程，由于发起方可以同时接收所有接收方的反馈信号，所以发起方在发送完一次数据帧后，只要等待一个接收方反馈时间，就可以进行下一次发送。
假设数据帧发送时间为t4，数据帧反馈时间为t5，用户数为N，发送数据需要尝试的频率次数为M，则基于单发单收技术的一次数据帧发送和反馈时间为t4+t5×(N-1)，数字业务通信时间为(t4+t5×(N-1))×M；基于宽带多通道接收技术的一次数据帧发送和反馈时间为t4+t5，数字业务通信时间为(t4+t5)×M。基于宽带多通道接收技术的业务通信时间比基于单发单收技术的业务通信时间缩短(N-2)×t5×M，可以看出基于单发单收技术的数字业务通信时间随用户数增加而线性增加，而基于宽带多通道接收技术数字业务通信时间不随用户数的增加而增加。随着用户数和尝试频率的增加，基于宽带多通道接收技术相比于基于单发单收技术，业务通信时间缩短的也越来越多，优势越来越明显。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信建链方法，其特征在于，包括：
发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，同时携带各接收方的应答频率；
发起方同时接收不同接收方在不同的应答频率上同时发送的应答信号，并判断是否满足建链条件：若不满足，则在短波频段内尝试选择其它频率再次发起建链呼叫，直到满足建链条件为止；
发起方综合评价所有满足建链条件的建链呼叫频率的收发质量，决策出相应的通信收发频率并下发给各接收方；
至此，完成通信链路建立；
所述发起方综合评价所有满足建链条件的建链呼叫频率的收发质量是指：发起方在所有满足建链条件的频率中按照接收方接收信噪比和发起方接收信噪比从高到低的原则选择若干频率作为本次业务的通信收发频率；
所述建链条件是指：对于每一个发起方尝试的建链呼叫频率，将应答信号中携带的各接收方接收建链呼叫的信噪比的最小值作为该频率的接收方接收信噪比，将接收各接收方应答信号的信噪比的最小值作为该频率发起方接收信噪比，如果若干次尝试的建链呼叫频率的接收方接收信噪比满足建链门限，若干次尝试的建链呼叫频率的发起方接收信噪比满足建链门限，且这些满足建链门限所对应的建链呼叫频率能和大于预设比例的接收方沟通；其中，建链门限指的是预先设置的信噪比门限；预设比例是指事先指定的组网用户总数的比例。
2.如权利要求1所述的短波多用户通信建链方法，其特征在于，发起方根据应答信号中携带的各接收方接收建链呼叫的信噪比以及接收各接收方应答信号的信噪比判断是否满足建链条件。
3.如权利要求1所述的短波多用户通信建链方法，其特征在于，发起方在短波频段内选择建链呼叫频率发起建链呼叫，具体包括：
根据发起方和接收方位置、距离计算每个时段的可通频段；
根据发起方和接收方之间的历史通信情况，按照通信质量由高到低生成每个时段的历史优质频率集；
选择呼叫频率时，在相应时段对应的历史优质频率集中按照通信质量从高到低选择。
4.如权利要求3所述的短波多用户通信建链方法，其特征在于，如果相应时段对应的历史优质频率全部尝试完毕，则采用二分搜索方法在相应时段的可通频段中排除历史优质频率之外的其它频率内选择频率。
5.一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法，其特征在于，通过权利要求1至4任意一顶所述的短波多用户通信建链方法建立好的通信链路上进行数字业务通信，其包括：
发起方将数据分为若干数据帧，在所有满足建链条件的频率中选择频率发送当前要发送的数据帧；
发起方根据接收方在不同频率同时发送的对其所接收到的数据帧判断正确与否的反馈信息决定是否发送下一数据帧，直至该数据的所有数据帧均发送完毕。
6.如权利要求5所述的短波多用户通信方法，其特征在于，发起方在业务频率按照信噪比从高到低原则选择频率发送当前要发送的数据帧。
7.如权利要求5所述的短波多用户通信方法，其特征在于，发起方只有收到所有组网成员对当前发送数据帧的正确接收确认后，才能发送下一数据帧，否则选择下一个频率继续发送当前数据帧直到正确接收确认。
8.一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信方法，其特征在于，通过权利要求1至4任意一项所述短波多用户通信建链方法建立好的通信链路上进行数字业务通信，具体包括：
接收方在接收到发起方在短波频段内发起的建链呼叫后，在发起方发起建链呼叫时携带的不同应答频率上同时发送应答；
接收方收到发起方在所有满足建链条件的频率中选择的频率上发送的数据帧,判断接收该数据帧正确与否，并在不同频率同时发送接收该数据帧的反馈信息。
9.一种基于宽带多通道接收技术的短波多用户通信系统，应用于多个短波用户组网后的数字业务通信，其特征在于，该系统包括多个短波组网用户，各组网用户配置有相互连接的设备和PC机，所述设备具备宽带多信道接收能力，所述PC机执行数字业务通信控制程序；所述数字业务通信控制程序可执行如权利要求1至4任意一项所述的短波多用户通信建链方法、如权利要求5至8任意一项所述的短波多用户通信方法进行数据业务通信中的至少一种。
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