短波通讯中频率管理系统的应用分析

宁晓卫

摘 要：当前远程通讯的主要采用的远程通讯方式便是短波通讯，但是在通讯的过程中会受到很多因素的影响，为了保证通讯的实时性以及可靠性、安全性，远程短波通讯开始引入频率管理系统，从而实现了远程通讯的短波频率动态管理。文章便针对当前远程短波通讯所使用的频率管理系統进行了论述，针对性的对系统所使用的技术进行了拆分，以此促进短波通讯系统的发展。

关键词：短波通讯；频率管理；系统分析

1 概述

短波通讯目前被广泛应用于远程通讯，由于其设备简单，投资成本低且机动性较强，抗损毁性强，因而商业、气象以及军事领域都广泛的应用该项通讯技术。在短波通讯中所利用的反射信道属于电离层反射信道，具有时变性，属于色散信道，因而会受到多方面因素的影响，其噪声、干扰以及幅度衰落和多径时延等会随着空间、时间以及季节环境等因素的变化而发生改变。由于各类干扰因素的存在，在短波通讯的过程中市场发生信息的阻断现象。为了保证通讯能够有效进行，达到稳定可靠的状态，就需要对短波通讯的频率进行管理，针对车队以及控制站之间的通讯网络进行实施管理。

2 基本资源分析

2.1 探测资源

短波通讯系统在进行信息的传递过程中依赖于电磁波，通过天波的传播完成信息的交流，而在传播的过程中，电磁波会受到诸多环境因素的影响，其中包括认为因素以及自然因素，但是传播影响因素中最主要的为电离层参数。日夜交替以及太阳活动的影响都会对电离层参数造成影响，即控制点以及传播反射点的电离层参数会发生巨大的变化，虽然该种变化依照时间具有一定的规律，但是人们仍旧无法预料其随机起伏。为了能够使得该种变化尽可能的为人们所控制了解，从而更准确地对电离层变化参数予以预报，以此确定其对通讯电路影响，电离层探测环节是频率控制系统的必须组成。在短波通讯系统的频率管理系统中，探测资源的主要依据来自于电离层观测网络，包括垂测站、斜测站、斜向返回探测站和Chirp 探测站等。

图1 短波频率管理系统结构图

2.2 软件资源

在频率管理中，软件资源在整个管理系统中以及辅助决策的过程中数据重要资源，通过软件资源能够实现系统接口功能以及人机交互功能，作为将系统内部资源以及通讯网络外部资源进行整合连接的重要纽带，在频率管理系统中，软件资源发挥了重要作用。系统所使用的软件资源主要包括通讯频率决策、电磁兼容分析以及点播传播计算、频率预报等软件，其中频率预报依照频率的不同还分为中长期预报软件以及实时预报软件和短期预报软件等。

2.3 数据资源

在频率管理系统中，主要的数据资源来自无线电信息系统，除了由该系统提供的数据之外，还可以从电离层观测数据库中获得，而该数据库中的信息主要来自通讯空间电离层探测，从而保证数据资源库可以满足各种需求，例如提供电离层的实时数据以及太阳黑子相关数据和电离层的状态等。

2.4 网络资源

频率管理系统中，系统需要配套建立起相应的网络资源，这是短波频率管理系统建设的必要项目。短波通讯网络中为了提高通讯品质，在系统的应用中将动态管理模式引入系统。从而保证实施频率分发可以发挥作用，实现系统频率的动态管理，而这一技术的应用需要建立在相应的网络之上，只有保证频率发布网络稳定才能实现频率的管理目标。

3 关键技术分析

动态管理在短波通讯中的应用主要指实时监控通讯空间电磁环境以及电离层的动态变化，并在此基础上选择通讯所能够利用的最佳可通频率，保证通讯站之间的短波通讯，将最佳可通频率指配通讯车队。为了保证在短波通讯的过程中能够有效实现动态管理，就需要对其技术中的关键内容进行关注，这里的关键技术主要指频率的分发以及实时选择，另外频率指配以及电磁环境监测也是需要予以关注的重点。

3.1 实时监测电磁环境

短波频率管理系统中的无线电监测分系统主要完成对通讯空间电磁信号的监测与测向任务，通过建立各类监测测向数据库进行数据统计分析，并向无线电管理控制中心提供频率指配与管理所需的信息。对各类干扰信号或指定的信号进行频谱分析、干扰分析以及测向和定位。

无线电监测管理分系统主要由固定监测网（由外围监测站与一个中心控制计算机组成）和机动监测站（由频谱分析仪与控制计算机组成）两部分组成。它的主要功能有：频率时间占用度的测试和统计分析，监测需要的指定频段（频率）信号电平的扫描测试和频率时间占用度、信号电平分布统计分析和无线电信号发射参数的测量。利用监测设备已有的功能和多种算法，可完成信号频率、频偏、信号电平和场强、占有带宽等多种信号质量参数的测量和分析。

无线电信号频谱测量，可完成无线电信号频谱的平滑、存储、重放和查询，提供与频率指配系统的接口，实现与频率指配系统的数据通信和交换。同时，该系统还具有实时性强、准确性高、机动性好等特点，它能实时提供无线电信号的频谱使用情况，为实时动态调整指配频率提供了实现途径。它能准确测量空中无线信号发射参数的特征，判明不明信号的属性和类别。还可远程遥控测量。

3.2 实时选频

在短波通讯中，工作频率不能自由的进行选择，如若不然，通讯的可靠性就会大大降低。因此，工频的选择是短波通讯前必须完成的环节。而短波频率选择的实现，需要结合实测以及频率预测，主要的考虑内容包括通讯双方所在位置以及太阳黑子数等相关参数，因而将可通频段通过数据分析出来，利用斜测站以及垂测站和相关探测站等短波探测资源能够实时对可通频段进行探测选频。而在实时探测中不选用全频段的原因在于，通过这种方式能够有效将选频实时性予以提高，并在探测的过程中最大程度地消除外界环境干扰，实时选频的流程主要为：首先，依照GPS对通讯的车队位置进行确定；其次计算出太阳黑子数并对可通频段进行预测；同时对电离层进行有效的探测；在完成上述步骤后，最终确定最佳可通频率。

3.3 指配短波频率

短波波段过窄是短波通讯在发展中受到的主要阻碍因素，加之电台数量过多，短波通讯在传播信号中方向性较差，由于传播范围广、没有针对性，因而电台和电台之间就会产生严重的干扰。另外在短波通讯过程中，电磁环境的影响也会造成通讯的不稳定，由于电磁环境随着通讯技术的发展变得越来越复杂，因而在短波通讯的过程中，信号极易受到外界的电磁干扰，而在这种复杂的环境中想要保证通讯频率的可靠安全，就需要保证电台对于电磁环境能够兼容，通过电磁兼容分析结果，有效指配通讯频率。在通讯的过程中需要在指配频段以及受到严重干扰的频率点时，将禁用频率以及保护频率进行区分，区分后向管理中心申请，得到确切的指配频率，完成短波通讯的频率指配。主要流程如下：

首先实时选频系统需要进行频段指配的确定，然后進行频率的筛选，在筛选的过程中扣除保护频率以及禁用频率，同时也排除分配频率。筛选的依据主要来自短波频率动态资源库，同时在进行筛选的过程中遇到新的信息资源也存入资源库中。完成筛选后需要分析通讯中系统的电磁兼容，分析的主要数据依据为电磁环境检测库中信息以及台站数据库信息和电子设备信息，同时在分析的过程中也进行系统信息的更新，而电磁环境检测库中的信息同短波频率动态资源库中的信息也应当相互进行交流更新。完成电磁兼容分析后，系统应当向管理中心发送申请，从而确定工频，完成短波通讯的实时选频，并将最终的信息反馈到短波频率动态资源库中。

3.4 分发短波频率

短波频率在进行通讯的过程中通过动态指配进行信号的传递，而短波频率则是实现这一环节的关键。通过短波频率分发系统，实现同车队的通讯，经过实时选择以及电磁检测和频率指配，从而将工频信号以信令的方式进行传递，实现短波频率的实时管理，确保通讯的可靠安全。其主要的工作流程如下：短波频率指配分系统通过确定短波频率分发决策完成信号的分配，将短波频率发布至网络中，同时监控电测环境，以此保证车队同控制中心之间的通讯畅通。

其中频率发布网络是实现频率分发的关键。该网络主要包括远程通信站点电离层探测勤务通信信道和远程通讯频率指配信息传输通道。

（1）远程通讯站点间电离层探测

勤务通信信道远程通讯站点间电离层探测勤务通信信道的主要任务是在通讯站间交换数据，以实现探测数据的共享。它既是电离层探测的勤务通信信道，也可以作为正常的信息通信信道使用。目前，这个信道采用短波自适应技术来实现，在条件允许时，也可以采用卫星通信电路建立这个信道。

（2）远程通讯站间频率指配信息传输通道

频率管理（特别是实时频率管理）的最终结果，是产生一系列指配的通信频率或频率组。这些频率或频率组只有实时、正确地分发到相应的通信节点，才能达到建立可靠短波通信网的目的。因此，建立可靠的频率指配信息传输通道是非常重要的。特别是在通讯站间通过无线电手段建立这个通道，就显得更为重要。对于装有通讯频管系统的大、中型车队，可以利用其电离层探测勤务通信信道实现频率指配信息的传输，但对于没有安装这些设备的车队，频率指配信息的传输则需要有专门的通道。可以考虑设立或利用短波通播（广播）网络向车队发布频率指配信息，而通播网络本身使用的频率则需要通过预先规划，在车队远行之前通知车队。为使在大范围活动的车队都能可靠地接收到频率指配信息，通播必须根据覆盖区域在多个频率上进行。车队则在这些频率上自动扫描，并从信号最好的频率上接收信息。中、长期频率预报系统可以协助频率管理人员规划和选择这些通播频率。当然，要实现自动扫描接收，必须有约定的信号格式、调制方式和传输协议。接收端还需要有符合传输协议的专门信号评估和识别设备，以便在扫描过程中自动识别信号和评估信号质量，确定最佳接收频率。当然，在条件允许时采用卫星电路传输频率指配信息也是一种不错的选择。

4 结束语

所有的技术发展并非一蹴而就，短波频率管理技术从建设到发展是一个循序渐进的过程，逐步的进行技术经验的累积，而并非仅仅在通讯系统中加装一些设备，短波频率管理技术的应用使得通讯管理和通讯技术之间的联系更为紧密，为二者的结合提供了一个有利的平台。所以，在设备研究以及技术开发的过程中，除了要研究同预报以及电离层探测相关的内容以外，还应当对系统同短通讯网络的同步发展进行研究，从而有效提高短波通讯网络建设速度以及可靠性。

参考文献

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