CN110896565B - 一种短波智能信道选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短波智能信道选择方法，包括如下步骤：步骤一、呼叫信道选择：当通信系统需要建链时，根据信道质量选择最优呼叫信道进行呼叫建链，呼叫建链成功或失败均对信道质量进行维护；步骤二、业务信道选择：呼叫建链成功后，根据信道质量选择最优业务信道进行业务建链，业务建链成功或失败均对信道质量进行维护。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明不但提供了可根据信道质量自动选择最佳通信信道的算法，同时进一步提供了链路质量获取、存储和维护的方法，可随电台使用自动积累信道质量信息，提高通信效率。

Description

一种短波智能信道选择方法

技术领域

本发明涉及一种短波智能信道选择方法。

背景技术

由于短波波段窄，电台数量多，相互间干扰严重，通信质量不稳定。一套短波无线系统要良好运行，对信道优选必不可少。部分短波通信系统有专门的系统进行频率管理，如美军的chirp系统，该系统包括近百套chirp探测发射台站，构成一个通用探测发射机网络，通过24小时不间断频率探测业务，提供短波通信电离层历史经验数据。但是国内小型无线电台网络中，很少具备获取专业信道质量信息的条件，信道选择策略则比较简单。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种短波智能信道选择方法，可自主积累信道质量数据，提高短波通信成功率，能有效发挥短波通信易架设、抗毁性强的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种短波智能信道选择方法，包括如下步骤：

步骤一、呼叫信道选择：

当通信系统需要建链时，选择最优呼叫信道进行呼叫建链，呼叫建链成功或失败均对信道质量分数进行更改并记录；所述最优呼叫信道的选择算法为取(30-a)²+(30-b)²值最小的一组，其中：a表示呼叫方接收质量，b表示被叫方接收质量；

步骤二、业务信道选择：

呼叫建链成功后，选择最优业务信道进行业务建链，业务建链成功或失败均对信道质量分数进行更改并记录；所述最优业务信道的选择算法为取K1*(30-a)²+K2*(30-c)²值最小的一组，其中：a表示呼叫方接收质量，c表示被叫方接收质量，K1、K2分别表示呼叫、被叫方向信道质量权重系数，0<K1≤1，0<K2≤1。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明不但提供了可根据信道质量自动选择最佳通信信道的算法，同时进一步提供了链路质量获取、存储和维护的方法，可随电台使用自动积累信道质量信息，提高通信效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为信道选择系统构成图；

图2为根据通信目标分配数据存储空间变化示意图；

图3为移动模式主台接收对应地址台站的信道质量示例图；

图4为固定模式主台接收某地址台站的信道质量示例图；

图5为单向探测PDU；

图6为探测请求PDU；

图7为探测应答PDU；

图8为双向探测时序。

具体实施方式

一种短波智能信道选择方法，包括如下内容：

一、系统构成

本系统可应用于采用常规信道设置的短波电台，即信道设置为呼叫信道和业务信道，呼叫信道用于建链，业务信道用于业务通信。一般短波系统常用通信流程为：在一个呼叫信道上发起建链，如果没有收到应答，则跳转到下一个呼叫信道发起呼叫，直到建链成功或者呼叫信道使用完。呼叫建链成功后，如果在呼叫信道进行通信业务，会影响网内其他成员建链，同时其他台站的呼叫建链也会影响本站的业务通信质量。选择新的业务信道进行二次建链，空出呼叫信道，是常用的做法。建链过程中需要两次选择信道，如果不能选择合适的呼叫信道，建链时间会很长，如果不能选择合适的业务信道则建链后通信效果可能不佳。

本系统的作用是帮助电台选择最优的信道，系统分三个部分组成，如图1所示。

二、信道选择算法

2.1呼叫信道选择流程及算法

通信系统需要建链时，按照算法自动选取最优信道发起呼叫，呼叫成功或失败均对信道质量进行更改记录，信道选择流程如下：

(1)在已知信道(有信道质量分数记录)中选择算法结果最好的信道发起呼叫。若没有已知信道，则在未知信道(没有信道质量分数记录)中按频率编号由前到后顺序选择呼叫信道。

(2)若未收到回应，该信道登记为本次呼叫已使用(本次呼叫中将不再使用，并降低信道质量评分)，修改信道质量分数(降低为原值一半)。在未使用的信道中选择下一个满足算法结果最好的信道继续呼叫。

(3)若建链成功，当前呼叫信道质量评分上调，所有呼叫信道登记为未使用，以便下一次建链。

选择算法：接收质量为a，被叫方接收质量为b，取(30-a)²+(30-b)²值最小的一组。

2.2业务信道选择算法

呼叫建链成功后，选择业务信道进行业务建链。业务信道的选择算法，要综合考虑双方的接收质量以及进行的业务类型。如高速业务对从台接收信道质量要求更高，话音业务则对双方接收质量要求一致。

选择算法：接收质量为a，被叫方接收质量为c，取K1*(30-a)²+K2*(30-c)²值最小的一组。其中0<K1≤1，0<K2≤1，参数K1,K2调整收发方向信道质量所占权重，K1,K2值根据业务种类确定：

(1)高速业务：

1)选呼多呼：K1＝0.5，K2＝1；

2)单呼：K1＝1，K2＝0.5；

(2)低速业务：

1)选呼多呼：K1＝0.7，K2＝1；

2)单呼：K1＝1，K2＝0.7；

3)声码话：K1＝1，K2＝1；

4)模拟话：K1＝1，K2＝1；

选择流程和呼叫信道一致，同样建链成功或失败均对信道质量进行更改并记录。

三、信道质量存储

信道质量由波形程序反馈的信噪比评分，分值为0～30，数值越大表示质量越好。0～30对应的信噪比为-10dB～20dB低于-10dB均为0分，高于20dB均为30分，0～30以外的数值均表示未知，255表示无信道质量记录。当要和某站台通信时，查找每个呼叫信道对应的信道质量，计算出最优信道。

通过协议，信道质量信息可在电台程序和用户端程序间传递。通过信道质量上传命令，可控制信道质量信息上传。可在PC用户端建立频率管理系统，分析长时间段信道质量。给出历史经验数据，代替电台内部频率管理(通过选呼直接控制建链)。也可直接下载频率质量信息，代替电台内部存储质量信息。

3.1根据通信目标分类

由于信道质量数据占用存储空间较大，为了有效利用存储空间，将信道质量数据存储在对应台站地址空间下。各台站的信道质量分数按照存储方式分为2类：常用联系台站和临时联系台站。

本地台站中预设N个指定的其他台站(每个台站地址唯一)为常用联系台站，占用N组空间。常用台站地址对应的数据空间长期保存。其余台站均为临时联系台站，有M组空间供临时联系台站使用。临时联系台站采用最近常用替换策略(如已记录M个临时联系台站，当临时联系台站已经全部使用，有新的临时联系台站时，替换掉最长时间没有使用的台站)。

注：N和M值根据存储条件设定，如存储空间较小，可设置N＝5，M＝5；如存储空间充足可设置N和M为较大的值。

根据通信目标分配数据存储空间变化示意图如图2所示。

3.2根据电台使用模式分类

考虑到电台如果移动使用位置，信道质量数据可能会有较大变化。根据电台使用情况分为两种模式：移动模式(台站作为移动台位置随时变动)；固定模式(台站固定在一个位置不移动)。但台站处于运动中或短时间停留(小于1天)，用户应把电台设置为移动模式，长期停留时，应设置为固定模式。

移动模式下，台站记录当前时段信道质量分数，信道质量数据如果3小时内没有更新则过期。

移动模式主台接收对应地址台站的信道质量示例如图3所示。

固定模式下，常用联系台站和临时联系台站记录各时段信道质量分数。一天分12个时段，数据不过期。

固定模式主台接收某地址台站的信道质量示例如图4所示。

开机时，由主控指定模式，两种模式切换后原数据保留(如果超时，移动模式下数据重置)，如果地点更改，操作人员可通过探测业务更新质量信息。

四、信道质量维护

本系统通过本机存储的信道质量来确定使用时选择的信道。信道质量由波形程序链路质量分析(LQA)后给出评分。电台在使用中积累各台站对应的信道质量，具体方式如下：

(1)监听更新：收到其他站台呼叫信号或业务信号，包含对本台的呼叫以及其他台站之间的呼叫，对呼叫信号质量进行打分并更新本地信道质量库。

(2)通信中更新：本台对其他台站进行通信业务，更新使用信道质量。如发起呼叫或建链未成功，则对该信道对应台站接收质量值进行一定幅度下调。

(3)单向探测：空闲时段各站台发射探测信号，收到探测的信号的台站，对探测信号进行评分，更新对应台站的信道质量信息。探测信号为广播PDU(协议数据单元)，内容如图5所示。单向探测信号的发送间隔可由用户根据业务繁忙程度设置。

单向探测只对呼叫信道进行探测，通过各台站轮流发起单向探测，网络中的各台站可收集基本的呼叫信道质量数据。

(4)双向探测：如果想立刻获取与目标台站间各信道的详细通信质量，可主动发起双向探测业务，快速获取目标台站之间所有所需信道通信质量。如果信道较多，为控制探测时间，把业务信道分为两组。业务信道频率号在0～63区间为1组，频率号在64～127之间为第二组。可设置探测方式为只探呼叫信道，只探第一组业务信道，只探第二组业务信道，探测全部信道，

探测PDU交换双方经过链路质量分析(LQA)得出的信道质量结果。具体格式如图6和图7所示。

双向探测时主台在链路建立时刻根据图8所示的时序依次在当前网络参数所选的每个业务信道上发送探测请求PDU(将携带前两个信道接收分值，前两个信道不存在时的信道分值为0)，然后等待从台在该信道上的探测应答PDU。从台收到探测请求PDU后，计算在该业务信道上分值，并在返回给主台的探测应答PDU中将接收的最近两个信道分值传给主台。主台接收到从台的探测应答PDU后，计算在该业务信道上的接收分值。中途如果在约定的信道没有收到探测请求，也应在约定的时间发送探测应答。

由于探测请求和探测应答都携带两个信道评分，所以即使有个别信道没有收到探测请求或探测应答，在后续探测信道中也可以获取到对方台站前次接收信道质量评分。最大限度实现信道质量传递。

Claims (8)

1.一种短波智能信道选择方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、呼叫信道选择：

当通信系统需要建链时，选择最优呼叫信道进行呼叫建链，呼叫建链成功或失败均对信道质量分数进行更改并记录；所述最优呼叫信道的选择算法为取(30-a)²+(30-b)²值最小的一组，其中：a表示呼叫方接收质量，b表示被叫方接收质量；所述信道质量由波形程序反馈的信噪比评分，分值为0～30，对应的信噪比为-10dB～20dB，低于-10dB均为0分，高于20dB均为30分，0～30以外的数值均表示未知，255表示无信道质量记录；

步骤二、业务信道选择：

呼叫建链成功后，选择最优业务信道进行业务建链，业务建链成功或失败均对信道质量分数进行更改并记录；所述最优业务信道的选择算法为取K1*(30-a)²+K2*(30-c)²值最小的一组，其中：a表示呼叫方接收质量，c表示被叫方接收质量，K1、K2分别表示呼叫、被叫方接收信道质量权重系数，0<K1≤1，0<K2≤1。

2.根据权利要求1所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：所述呼叫信道和业务信道的选择流程为：

(1)若有已知信道，则按所述选择算法确定的最优信道发起呼叫；若无已知信道，则在未知信道中按频率编号由前到后顺序选择呼叫信道；

(2)若未收到回应，则将该信道登记为本次呼叫已使用，同时降低该信道质量评分，然后在未使用的信道中按所述选择算法确定下一个最优信道继续呼叫；

(3)若建链成功，则上调当前呼叫信道质量评分，并将所有呼叫信道登记为未使用，以便下一次建链。

3.根据权利要求1所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：所述K1、K2的值根据业务种类确定：

(1)高速业务：

1)选呼多呼：K1＝0.5，K2＝1；

2)单呼：K1＝1，K2＝0.5；

(2)低速业务：

1)选呼多呼：K1＝0.7，K2＝1；

2)单呼：K1＝1，K2＝0.7；

3)声码话：K1＝1，K2＝1；

4)模拟话：K1＝1，K2＝1。

4.根据权利要求1所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：所述信道质量数据存储在对应台站地址空间下，在本地台站中预设N个指定的其他台站为常用联系台站，占用N组空间，对应的数据空间长期保存；其余台站均为临时联系台站，有M组空间供临时联系台站使用。

5.根据权利要求4所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：所述临时联系台站采用最近常用替换策略：当临时联系台站已经全部使用，有新的临时联系台站时，替换掉最长时间没有使用的台站。

6.根据权利要求4所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：通过协议，所述信道质量数据可上传到PC用户端以供分析；在移动模式下，台站记录当前时段信道质量分数，3小时内没有更新则过期；在固定模式下，常用联系台站和临时联系台站记录各时段信道质量分数，一天分12个时段，数据不过期；开机时，由操作人员指定模式，两种模式切换后原数据保留，如果超时，移动模式下数据重置；如果地点更改，通过探测业务进行更新。

7.根据权利要求6所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：所述台站在使用中积累各台站对应的信道质量，具体方式如下：

(1)监听更新：收到其他站台呼叫信号或业务信号，包含对本台的呼叫以及其他台站之间的呼叫，对呼叫信号质量进行打分并更新本地信道质量库；

(2)通信中更新：本台对其他台站进行通信业务，更新使用信道质量；如发起呼叫或建链未成功，则下调该信道对应台站接收质量值；

(3)单向探测：空闲时段各站台发射探测信号，收到探测信号的台站，对探测信号进行评分，更新对应台站的信道质量信息；

(4)双向探测：主台在链路建立时刻根据时序依次在当前网络参数所选的每个业务信道上发送探测请求PDU，然后等待从台在该信道上的探测应答PDU；从台收到探测请求PDU后，计算在该业务信道上分值，并在返回给主台的探测应答PDU中将接收的最近两个信道分值传给主台；主台接收到从台的探测应答PDU后，计算在该业务信道上的接收分值；中途如果在约定的信道没有收到探测请求，也应在约定的时间发送探测应答。

8.根据权利要求7所述的一种短波智能信道选择方法，其特征在于：所述双向探测方式包括：只探呼叫信道、只探第一组业务信道、只探第二组业务信道、探测全部信道。

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