一種頻率廣播策略在短波組網(wǎng)中的應(yīng)用

郝源春

【摘要】 針對頻率廣播機制在短波組網(wǎng)中的弊端，比較了多種解決方案，提出了一種基于頻率分時復(fù)用和反向動態(tài)喚醒的短波臺站頻率廣播策略，為短波組網(wǎng)項目提供一種短波頻率廣播機制的實現(xiàn)方案。

【關(guān)鍵詞】 頻率分時復(fù)用 反向動態(tài)喚醒 短波組網(wǎng) 頻率廣播

Abstract： Against the disadvantages of frequency broadcast on High Frequency（HF） networking， a new frequency broadcast strategy of HF station based on frequency time division multiplexing and reverse dynamic wakeup was presented after the comparison among several different solutions， to provide an optional way of HF frequency broadcast in the project of HF networking.

Keyword： Frequency Time Division Multiplexing； Reverse Dynamic Wakeup； HF Networking； Frequency Broadcast

一、引言

短波通信由于具備成本低、通信距離遠、抗毀能力強、機動性能好等優(yōu)點，長期以來廣泛用于遠距離、大范圍、移動通信等場合，是一種十分重要的通信手段。多年來，短波通信設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于各國政府的軍事、外交、氣象、商業(yè)等重要部門，用以傳達語音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息。在國家遭遇自然災(zāi)害或應(yīng)對較大規(guī)模的突發(fā)事件時，常規(guī)通信手段難以滿足通信要求，發(fā)揮作用，而短波信號可通過地波或天波傳播，容易避開突發(fā)事件區(qū)域中的障礙物達到通信對象，為突發(fā)事件區(qū)域或遠距離通信提供有效的保障手段[1]。

二、短波頻率廣播策略概述

在短波組網(wǎng)項目中，通過組建多個分布于不同的地理位置的短波臺站，短波臺站彼此之間互聯(lián)互通，通過統(tǒng)一的頻率分配，各短波臺站均在一個指定的廣播頻率上進行信息廣播，形成覆蓋一定范圍的短波無線服務(wù)區(qū)域。在服務(wù)區(qū)域內(nèi)活動的短波機動用戶通過接收短波臺站的廣播頻率，隨遇接入某個通信效果最好的短波臺站，就能夠使用短波組網(wǎng)系統(tǒng)提供的如語音、文字、圖像等的綜合信息通信服務(wù)，從而形成覆蓋指定范圍的短波無線接入通信系統(tǒng)[2]。

短波組網(wǎng)提供無線接入服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)是短波頻率廣播機制[3]，由于短波無線通信信道是時變信道，受地理位置、天氣狀況、晝夜時分等因素影響較大，在某一時段好用的頻率數(shù)量往往不多，而且隨著工程建設(shè)的開展，短波臺站的數(shù)量越來越多，可用頻率的數(shù)量開始不能支撐大規(guī)模短波臺站的服務(wù)需要[4]。此外，短波臺站的信息廣播機制存在一定的弊端，如頻率廣播容易造成無線頻譜污染，從經(jīng)濟角度看，無通信服務(wù)狀態(tài)下的頻率廣播既對短波臺站能源造成了浪費，而且長時間的大功率發(fā)射也會縮短短波發(fā)射機的壽命。因此，亟需一種可以解決上述問題的綜合解決方案。

三、頻率廣播策略在短波組網(wǎng)中的應(yīng)用方案

3.1 方案一：廣播頻率分時復(fù)用策略

針對短波臺站數(shù)量多于可用廣播頻率的問題，本文提出短波臺站廣播頻率分時復(fù)用的解決方案：將短波臺站進行分組，組內(nèi)共用同一個廣播頻率，并且為了防止頻率干擾，同一個分組內(nèi)的短波臺站的廣播頻率在時域上進行劃分，保證同一時刻不會有兩個以上的不同短波臺站在同一個廣播頻率上進行廣播，通過廣播頻率的分時復(fù)用實現(xiàn)短波臺站頻率資源的共用。

下面以三個短波臺站組成一個分組進行廣播頻率分時復(fù)用為例進行介紹，其廣播頻率在時域上的分布圖如圖1所示。

在上圖所舉的例子中，三個短波臺站共用同一個廣播頻率fb，并按照如下規(guī)則在時域上進行分段廣播：在t0～t1和t3～t4時段，短波臺站1在頻率fb上進行廣播；在t1～t2和t4～t5時段，短波臺站2在頻率fb上進行廣播；在t2～t3和t5～t6時段，短波臺站3在頻率fb上進行廣播；三個短波臺站在非廣播時段，進行頻率靜默。頻率分時共用的方式可以有很多種，其中一種較為簡單的方案是在一小時內(nèi)時分，即在每個小時內(nèi)，短波臺站1廣播前20分鐘，短波臺站2廣播中間20分鐘，短波臺站3廣播后20分鐘，如此循環(huán)往復(fù)。

3.2 方案二：頻率廣播反向動態(tài)喚醒策略

針對短波臺站頻率廣播長發(fā)的弊端，本文提出短波臺站接受機動用戶反向動態(tài)喚醒的頻率廣播方案：短波臺站在默認閑暇狀態(tài)下不進行頻率廣播，而是保持在接受機動用戶動態(tài)喚醒的靜默狀態(tài)，當(dāng)機動用戶試圖接入網(wǎng)絡(luò)時，先在指定頻率上發(fā)送反向喚醒信號，處于靜默狀態(tài)的短波臺站收到機動用戶的反向喚醒信號后，由靜默狀態(tài)變?yōu)閺V播狀態(tài)，從而開始一定時長的頻率廣播，當(dāng)?shù)竭_頻率廣播時長上限時，再次由廣播狀態(tài)變?yōu)殪o默狀態(tài)。

3.3 方案三：頻率分時復(fù)用與反向動態(tài)喚醒相結(jié)合的策略

綜合方案一和方案二，得出基于頻率分時復(fù)用和反向動態(tài)喚醒的短波臺站頻率廣播方案：多個短波臺站可以共用同一個廣播頻率，在默認閑暇情況下保持頻率靜默狀態(tài)，一旦收到機動用戶的反向喚醒信號，結(jié)合短波臺站當(dāng)前應(yīng)處的廣播狀態(tài)，綜合邏輯判斷，決定短波臺站的實際狀態(tài)。

3.4 方案比較

針對短波組網(wǎng)項目中的頻率廣播機制，本文提出了上述三種解決方案，下面對三種方案進行比較，具體如表1所示。

針對本文開頭提出的問題，方案三雖然存在一定的設(shè)計復(fù)雜性，但可以通過良好的設(shè)計進行解決，因此不失為一種可行的技術(shù)方案。

四、結(jié)束語

綜上所述，頻率分時復(fù)用與反向動態(tài)喚醒相結(jié)合的頻率廣播策略應(yīng)用在短波組網(wǎng)項目中，可以很好的解決短波組網(wǎng)項目中頻率不夠用的問題，并且克服了短波臺站頻率長期廣播帶來的弊端，既最大程度上復(fù)用了有效頻率，又提升了短波臺站發(fā)射機的使用壽命，減少了短波臺站的能源消耗，為實現(xiàn)機動短波用戶接入網(wǎng)絡(luò)和后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，提供了一種很好的解決方案。

參 考 文 獻

[1] 胡中豫. 現(xiàn)代短波通信[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社，2003

[2] 謝謝， 劉俊， 趙玉亭. 短波戰(zhàn)術(shù)自組網(wǎng)研究進展[J]. 現(xiàn)代軍事通信，2009，17（4）：1～5

[3] 羅秋霞，周治中， 鄒盛唐. 短波組網(wǎng)技術(shù)探討[J]. 通信技術(shù)，2000（3）：30～31

[4] 鐘曉峰，王有政，梅順良，等. 基于時分系統(tǒng)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)同步算法[J]. 清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005，45（1）：1-4