CN114040468A - 一种短波自动转信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线短波通信技术领域，特别是涉及一种短波自动转信方法和装置。方法具体包括以下步骤：S1，建立包含多个转信台的转信台网络；S2，在转信台网络中，当前转信台向转信台网络中的其他转信台发送包括发起方、路由值和目的地的建链请求；S3，接收到建链请求的转信台从建链请求中解析出所述目的地，若接收到建链请求的转信台为目的地，则完成与发起方的建链，形成通信链路；否则，在建链请求中增加转发信息，并将增加转发信息的建链请求发送出去，转发信息包括转信台的信息及其路由加权值。采用本发明的建链方法和装置，实时、动态建立通信链路，确保远距离通信链路上转信台站的通信信号信噪比始终为当前最优，提高了通信质量。

Description

一种短波自动转信方法和装置

技术领域

本发明涉及无线短波通信技术领域，特别是涉及一种短波自动转信方法和装置。

背景技术

短波通信建链是短波通信中的重要前提条件，只有建链成功才能实现报文的转发，现有技术中有不同的建链策略，在远距离点对点短波报文发送的通信过程中，由于通信信号强度在经过远距离传输后衰减较大，再加上电磁环境的影响，通信质量较差，造成通信不畅，因此，提出了新的需求：针对中远距离短波通信，在不依靠其他通信手段而只采用短波通信的情况下，如何确保通信的质量。

发明内容

本发明在的目的在于，利用已有的短波通信网络以及500～1500公里距离容易建链这一特性，采用自动转发、路由加权等构思，将中远距离的短波通信转换为短距离通信，提出了一种新的建链方法及装置，即一种短波自动转信方法和装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种短波自动转信方法，具体包括以下步骤：

S1，根据报文数据发送的发起方和目的地，建立包含多个转信台的转信台网络；

S2，在所述转信台网络中，当前转信台向转信台网络中的其他转信台发送包括发起方、路由值和目的地的建链请求；

S3，接收到所述建链请求的转信台从所述建链请求中解析出所述目的地，若接收到所述建链请求的转信台为所述目的地，则完成与发起方的建链，形成通信链路；否则，在所述建链请求中增加转发信息，并将增加转发信息的建链请求发送出去，所述转发信息包括接收到所述建链请求的转信台的信息及其路由加权值。

作为本发明的优选方案，步骤S2中，若转信台同时收到多个由同一个发起方发出的建链请求时，则根据收到的建链请求中的路由加权值之和来确定建链路径；若转信台同时收到多个由不同的发起方发出的建链请求时，则按照建链请求所属的业务优先级高低来确定建链路径。

作为本发明的优选方案，所述路由加权值与转信台接收到建链请求时的信号强度成反比，并且将路由加权值之和最小的建链请求所经历过的转信台加入到通信链路中。

作为本发明的优选方案，按照建链请求所属的业务优先级高低来确定建链路径，具体是指：业务优先级高的建链请求先建立通信链路，业务优先级低的建链请求后建立通信链路；若业务优先级相同，则按照接收到建链请求的时间先后为序建立通信链路。

作为本发明的优选方案，所述按照建链请求所属的业务优先级高低来确定建链路径，具体还包括以下步骤：当优先级更高的业务和本站当前业务冲突时，中断优先级较低的业务，首先为优先级更高的业务先建立通信链路并提供转信。

作为本发明的优选方案，步骤还包括：若发起方和目的地不在同一转信台网络中，则发起方发出的建链请求通过离目的地所在转信台网络最近的转信台转发给目的地。

作为本发明的优选方案，步骤还包括：步骤S1之前，先进行发信转信台和收信转信台之间的频率预测，然后在频率预测范围内选出预制信道，最后基于选出的预制信道在两个转信台之间进行链路请求的发送和接收。

作为本发明的优选方案，还包括步骤S3，建链后，基于链路上的各转信台实现报文数据传输，转信台接收报文数据的流程具体包括以下步骤：

S31，转信台设置为守听组，并处于报文接收状态；

S32，当报文到达后开始接收报文，并同时启动接收定时器；

S33，完成报文数据接收后进行检错，如有误码，不拆链继续等待再次接收，无误码则主动拆链并设置为守听组，并且在接收过程如出现收报或拆链超时，则主动拆链，设置为守听组，进入守听状态。

作为本发明的优选方案，步骤S3还包括转信台发送报文数据的流程，具体包括以下步骤：

S301，转信台接收到报文数据后，转信台设置为发送组；

S302，发送报文并启动发送定时器；

S303，等待报文数据接收方拆链信息；

S304，若接收到报文数据接收方拆链信息，则完成报文数据发送，并将转信台设置为守听组。

基于相同的构思，还提出了一种短波自动转信装置，包括计算机主板、短波综合调制解调器和转接控制单元；

所述计算机主板内置了转信控制软件，所述转信控制软件采用上述任一所述的一种短波自动转信方法建立通信链接；

所述短波综合调制解调器用于实现转信台短波报文数据的接收和发送；

所述转接控制单元用于完成短波话及报文功能的切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用本发明的建链方法和装置，在建链时，利用已有的短波通信网络，实时、动态建立通信链路，确保通信链路上转信台站的通信信号信噪比始终为当前最优，将原有的通信信噪比低的远距离通信转换为通信信噪比高的多段短距离通信，确保了通信的质量，使得长距离短波通信报文信息转发具有高效、稳定和可靠的特性。

附图说明：

图1为本发明实施例1中的转信链路路由示意图；

图2为本发明实施例1中的本站为目的地时不转发的建链示意图；

图3为本发明实施例1中的目的方为K时转信路由示意图；

图4为本发明实施例1中的目的方不为转信台子网用户时转信路由示意图；

图5为本发明实施例1中的频率预测分析结果软件界面图；

图6为本发明实施例1中的链路分析结果软件界面图；

图7为本发明实施例1中的频率分析结果软件界面图；

图8为本发明实施例1中的数据分析结果软件界面图；

图9为本发明实施例1中的转信业务流程示意图；

图10为本发明实施例2中的短波自动转信装置整机硬件方框图；

图11为本发明实施例2中的转信控制器软件功能示意图；

图12为本发明实施例2中的转信接收报文流程图；

图13为本发明实施例2中的转信发送报文流程图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明一种短波自动转信方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1，根据报文数据发送的发起方和目的地，建立包含多个转信台的转信台网络；

S2，在转信台网络中，当前转信台向转信台网络中的其他转信台发送包括发起方、路由值和目的地的建链请求；

S3，接收到建链请求的转信台从建链请求中解析出目的地，若接收到建链请求的转信台为目的地，则完成与发起方的建链，形成通信链路；否则，在建链请求中增加转发信息，并将增加转发信息的建链请求发送出去，转发信息包括接收到建链请求的转信台的信息及其路由加权值。

具体的，短波自动转信方法的原则是：

在建链前，转信台首先按业务优先级的高低级别提供转信服务，先向优先级高的业务提供转信服务，后向优先级低的业务提供转信服务；同一等级业务按建链请求到达本站的时间先后提供转信服务，先向建链请求发出时间早的业务提供转信服务，后向建链请求发出时间晚的业务提供转信服务。当优先级更高的业务不影响本站工作状态时，按正常流程提供转信服务；当优先级更高的业务和本站当前业务冲突时，中断优先级较低的业务，首先为优先级更高的业务提供转信服务，完成后再对之前中断的低优先级业务提供转信服务。

（2）建立转信路由加权值

发起方发出初始信息时携带发起方、初始路由值和目的地信息，转信网络中各转信台根据接收到信号的强弱确定路由加权值，信号越强路由加权值越低，信号越弱加权值越高，通常采用信噪比来衡量通信信号的强弱，所以信噪比越高路由加权值越低，信噪比越低路由加权值越高。当目的地接收到同一发起方发出的多路建链请求时，将建链请求中携带的各转信台的路由加权值与初始路由值相加，选择相加后路由值最小的路由作为转信链路，如图1所示。发起方是A，目的地是D，A的初始路由值为0，B接收A的信号较差，路由加权值判定为3，A、B、C路径下，路由加权值的和为0+3=3，，A、E路径下路由加权值的和为0+2=2，则A至C路由加权值为0，所以比较路由加权值的和后，A至C路由加权值的和最小，采用A至C的路径建链，其次，对于D来说，C接收A、B的信号均很好，路由加权值均判定为1，所以A、C、D路由下路由值之和为0+1=1，D接收E的信号较差，路由加权值判定为2，所以A、E、D路由下，路由加权值为0+2=2，对于D来说，A、C、D的路径下，路由加权值最小，因此作为目的地D来说，最后建链的路径为A、C、D。

（3）根据目的方判别是否转信

转信台接收到信息后首先判别信息的目的方，若目的方为本站，则不转发信息，同时完成与发起方的建链，发起方发出通播，告知其他收到该信息的转信台不参与本次转信，如图2所示。若目的方不为本站时，则转发信息，并在转发信息中携带当前路由加权值，如1所示。

（4）根据目的方判别往哪转

需要转信时，首先判断目的方，若目的方为K，则直接向K转信，并在转发信息汇总携带当前节点路由值，如图3所示。

若目的方不为转信台子网内用户时，则通过离目的地所属子网最近的边界转信台发送建链请求，并通过该边界转信台给相邻网络中的目的地转发建链请求，并在转发信息中携带途径各转信台的节点路由值，如图4所示。发起方是A，目的地为D，A的路由值为0，B的路由值为3，E的路由值为1，则A、E至C路由值为1，A、B至C路由值为3，D接收C的路由加权值为2，因此，对于D来说，A、B、C、D路由下的路由加权值为0+3+2=5，A、E、C、D路由下的路由加权值为0+1+2=3，因此选择A、E、C、D路由建链。

若目的方为转信台子网内用户时，则向目的地所属转信台子网转信，并在转发信息中携带当前节点路由值。

作为本发明的优选方案，在建链之前，利用频率预优选件先进行频率预测，然后自动选出在频率预测范围内的预制信道，最后从选出的预制信道中选出最佳信道进行通信。由于在建链探测前已排除大部分预制信道，只对少数预制信道进行探测，因此，与现有的建链方式（探测全部预制信道）相比，可大大缩短建链时间。频率优选软件处可实现频率预测外，还可实现链路分析、频率分析、数据分析、联络文件制作等功能。频率优选软件各功能界面如下所示。

1）频率预测

频率预测软件根据通信双方地点、通信时间、太阳黑子数等条件，分析得出通信双方的距离、通信方位、可用通信频率、最佳通信频率、最高操作频率等通信参数，从而实现对可通频率的预测，如图5所示。

2）链路分析

在频率预测完成，进入常态工作后，为业务工作提供更为详细全面的技术指导，根据收发台站名及坐标、使用天线类型、发射功率，需要的可用率、信噪比，以及工作时间段后，对天波模式、发射仰角、可通天数、收方信号强度、可用率、信噪比等6项参数按时段（1-24小时）、频点（2-30MHz）进行完整分析，并提供使用建议，如图6所示。

3）频率分析

在链路分析功能基础上，输入在用频率，对在用频率可用性进行分析，如图7所示。

4）数据分析

频率预测软件根据通信双方地点、通信时间、太阳黑子数等条件，分析得出通信双方的距离、通信方位、可用通信频率、最佳通信频率、最高操作频率等通信参数，从而实现对可通频率的预测，如图8所示。

短波自动转信方法的流程还可以用图9表示。转信台收到发起方A到目的方F的信息后，均向目的方F转发信息，同时在转发信息中携带本台接收发起方A的信号质量。目的方F收到各转信台转发的信息后，首先根据接收到各转信台的信号质量，以及携带的各转信台接收发起方A的信号质量，确定出最佳转信路由；然后目的方F与最佳转信台B建链，同时目的方F发出通播，告知其他转信台不参与本次转信。最佳转信台B与发起发A建链，告知D已收到信息，通过转信台B进行转信。发起方A发出通播，告知其他转信台不参与本次转信，同时开始发送数据或语音，通信结束后先由发起方A发起与最佳转信台B的拆链请求，完成拆链，然后由最佳转信台B发起与目的方F的拆链请求，完成拆链。

实施例2

本发明还提供了一种用于实现短波自动转信方法的装置，装置的硬件方框图如图10所示，包括计算机平台主板、短波综合调制解调器、转接控制单元、按键控制单元、前后面板接口单元、显示屏驱动模块、串口屏模块和电源模块等。

a）计算机主板：为本设备提供通用软硬件平台，通过其完成短波自动转信功能、转信参数设置、报文收发、显示及通信等功能。

b）短波综合调制解调器：为本设备的核心通信单元，兼容短波网专通信设备，完成短波报文收发。

c）转接控制单元：为设备的桥接单元，通过其完成短波话及报文功能的切换，音量控制等功能。

d）串口屏模块：为本设备提供当前参数及通信状态的显示。

e）显示屏驱动板：为本设备提供VGA接口显示功能。

f）前后面板：为本设备提供对外通信及按键操作功能。

转信控制器软件分为应用程序软件和控制软件两部分。应用程序软件提供控制器的显示界面和操作界面，完成各种用户功能，实现对硬件设备的管理及设置。控制软件主要完成短波自动转信功能，完成报文转发时的自动建链、拆链、信道参数获取等。转信控制器软件功能见图11所示。

转信接收流程如图12所示，首先根据联络文件设置守听组，并使控制器处于自动收报模式；接收建链后，处理及获取建链信息（处理PPT信号、信道质量及建链频点等）；开始接收报文的同时启动接收定时器，收报完成进行检错，如有误码不拆链继续等待再次接收，无误码则主动拆链并设置回守听组，并将报文推送至转信路由器（转发的报文通过转信路由器输出到发信端，通过发信端转发出去）；在接收过程如遇收报和拆链超时，则主动拆链进入守听状态。

转信发送流程如图13所示，转信台的发信端接收到本转信台转信路由器的报文后，根据建链路径发送报文，报文发送完成启动定时器等待收方拆链，收到拆链信息设置为本转信台发信端为守听组，将转发结果上报给本转信台的转信路由器，转信台的发信端等待本转信台转信路由器接收报文。

作为本发明的优选方案，还进一步公开了短波自动转信方法的装置中短波综合调制解调器的发端原理和收端原理。

a)发端原理

将待发送的数据送入发端缓冲器，经编码器、差错控制单元变为需传送的高速数据流，经并行转换为多路低速数据流，再根据所采用的调制方式将数字信号变成各频谱线上的频域值，调用IFFT算法程序完成分路信号合成，将频域值转换为时域值生成合路信号的N点时域离散信号，再将N点信号扩展成为L（L=N+M，M为保护时隙的样点数）点信号，达到每帧发射的样点数，同时完成保护时隙的样点插入。离散时域信号经D/A转换变成模拟信号后经低通滤波送入发信机。

b)收端原理

来自收信机的模拟信号经低通滤波、A/D转换，变为数字离散信号。用信号头检测程序（包括信号存在检测、多普勒频偏估值、帧同步建立等）找出帧同步位置，实现开机后的同步搜索。在正常的数据接收过程中，首先调用帧同步调整程序，利用离散Hibert变换生成正交离散序列，将N点实信号变成N/2点复信号，以减少运算时间；再调用同步跟踪程序获得多普勒跟踪信息；调用FFT算法程序、差分解调程序获得解调信息码元；最后调用纠错、译码程序恢复发端信息送入计算机。

Claims (10)

1.一种短波自动转信方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，根据报文数据发送的发起方和目的地，建立包含多个转信台的转信台网络；

S2，在所述转信台网络中，当前转信台向转信台网络中的其他转信台发送包括发起方、路由值和目的地的建链请求；

S3，接收到所述建链请求的转信台从所述建链请求中解析出所述目的地，若接收到所述建链请求的转信台为所述目的地，则完成与发起方的建链，形成通信链路；否则，在所述建链请求中增加转发信息，并将增加转发信息的建链请求发送出去，所述转发信息包括接收到所述建链请求的转信台的信息及其路由加权值。

2.如权利要求1所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，步骤S2中，若转信台同时收到多个由同一个发起方发出的建链请求时，则根据收到的建链请求中的路由加权值之和来确定建链路径；若转信台同时收到多个由不同的发起方发出的建链请求时，则按照建链请求所属的业务优先级高低来确定建链路径。

3.如权利要求2所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，所述路由加权值与转信台接收到建链请求时的信号强度成反比，并且将路由加权值之和最小的建链请求所经历过的转信台加入到通信链路中。

4.如权利要求2所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，按照建链请求所属的业务优先级高低来确定建链路径，具体是指：业务优先级高的建链请求先建立通信链路，业务优先级低的建链请求后建立通信链路；若业务优先级相同，则按照接收到建链请求的时间先后为序建立通信链路。

5.如权利要求4所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，所述按照建链请求所属的业务优先级高低来确定建链路径，具体还包括以下步骤：当优先级更高的业务和本站当前业务冲突时，中断优先级较低的业务，首先为优先级更高的业务先建立通信链路并提供转信。

6.如权利要求1-5任一所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，步骤还包括：若发起方和目的地不在同一转信台网络中，则发起方发出的建链请求通过离目的地所在转信台网络最近的转信台转发给目的地。

7.如权利要求6所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，步骤还包括：步骤S1之前，先进行发信转信台和收信转信台之间的频率预测，然后在频率预测范围内选出预制信道，最后基于选出的预制信道在两个转信台之间进行链路请求的发送和接收。

8.如权利要求7所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，还包括步骤S3，建链后，基于链路上的各转信台实现报文数据传输，转信台接收报文数据的流程具体包括以下步骤：

S31，转信台设置为守听组，并处于报文接收状态；

S32，当报文到达后开始接收报文，并同时启动接收定时器；

S33，完成报文数据接收后进行检错，如有误码，不拆链继续等待再次接收，无误码则主动拆链并设置为守听组，并且在接收过程如出现收报或拆链超时，则主动拆链，设置为守听组，进入守听状态。

9.如权利要求8所述的一种短波自动转信方法，其特征在于，步骤S3还包括转信台发送报文数据的流程，具体包括以下步骤：

S301，转信台接收到报文数据后，转信台设置为发送组；

S302，发送报文并启动发送定时器；

S303，等待报文数据接收方拆链信息；

S304，若接收到报文数据接收方拆链信息，则完成报文数据发送，并将转信台设置为守听组。

10.一种短波自动转信装置，其特征在于，包括计算机主板、短波综合调制解调器和转接控制单元；

所述计算机主板内置了转信控制软件，所述转信控制软件采用如权利要求1-9任一所述的一种短波自动转信方法建立通信链接；

所述短波综合调制解调器用于实现转信台短波报文数据的接收和发送；

所述转接控制单元用于完成短波话及报文功能的切换。

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