基于ip网络的短波自动选频通信系统设计与实现

《基于ip网络的短波自动选频通信系统设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于IP网络的短波自动选频通信系统设计与实现第一章绪论1.1短波通信技术概述短波通信是一种通信频率在3MHz~30MHz的无线通信方式，中波的高频部分(1.5MHz~3MHz)在通信实践中也常被划分到短波波段中，所以短波通信实际频段范围为1.5MHz~30MHz[1]。由于短波通信只需要较少的通信费用与较小的发射功率，就能完成覆盖全球范围的远距离通信。出于经济代价与通信性能的考量，短波通信是远程通信的一种主要方式，常常被外交、军事和政府部门使用，用于进行数据、文字、语音等的传输。尤其是在军事部门中，短波通信一直是非常重要的通信手段。短波信号目前有两种传播手段：天波与地波。相较于在陆地上，地

2、波在海面上传输的距离远得多。地波的传输损耗也会随着通信频率的增高而增大，所以当使用较高频率且发射功率较小的情况下，仅能传输几十公里。短波信号经发射天线辐射向高空，遇到电离层被反射回地面的那部分电磁波称为天波。天波经过多跳传播之后不但可以实现远距离通信，而且还能够实现近距离通信。短波信号以一定倾角发射并经电离层反射后，传播衰减要比地波传播小得多，因此一跳可以传输数千公里。由于只有处于3~30MHz的无线电信号才能被电离层反射，因此天波传输就成为了短波通信的主要手段[2]。但由于太阳辐射对电离层影响使得电离层电子密度在不同经纬度与高度上不同，从而出现不同密度的层。无线电波能够在电子密度较大的层

3、上被反射，且通信频率过高会使得电波穿透电离层而频率过低由会使损耗过大，只能使用介于最高可用频率与最低而用频率之间的频率才能正常通信。同时电离层信道存在多种随机因素的影响，例如多经效应[3]、多普勒效应与瑞利衰落，使得通行波形出现严重失真。..1.2短波自适应技术短波自适应通信系统是指能够在通信过程中自动适应大气噪声、传播条件、被传输信息格式以及人为干扰等的变化，为上层提供稳定、可靠的通信链路。短波自适应技术的应用能够显著改善短波通信系统的性能。由于短波通信使用电离层反射这一随参信道作为主要传输手段，加上通信过程中的多径、衰落、多普勒效应以及随机噪声等因素，信道状况变化随机且快速，早期的短波

4、通信系统主要根据历史经验人工调整通信系统的各种参数以维持通信过程，这种方法盲目且低效，现代短波自适应通信就是为解决以上问题应运而生的。归纳起来，短波自适应通信系统一般具有以下四项特征[6]：具有链路质量分析功能（LinkQualityAnalysis,LQA）为了节约成本，简化工作流程，LQA一般选择在通信间隙完成，且一般仅在特定的10～20短波信道上进行。LQA完成后系统会对各个信道的质量进行打分并保存，根据信道分值决定是在分值最高的信道上进行数据传输或是更换分值较低信道的频率。..第二章现有技术介绍与基于IP网络的方案构想2.1短波自动选频通信系统介绍频率预测软件根据通信双方所在经纬度

5、、太阳黑字数以及电台发射功率等参数，对短波传输进行数学建模分析，可得到当天多种频率区间，一个实际可用频率区间最终会被生成。除了采用预测软件获得频率，另外，手工设置可通频率区间与私有频率，成为了本系统通信频率的又一重要。如图2-4所示为西安至北京2004年4月的频率预测结果，横坐标为时间（24小时），纵坐标为频率（MHz），在上午9时的最高工作频率为13.06MHz，最佳工作频率为11.1MHz，在最佳工作频率附近以一定步长截取数个频率，再将这些频率进行探测打分后挑选分值较高的频率作为工作频率。短波信道控制器内置自动链路建立协议与数据传输协议，终端软件指示短波信道控制器完成自动链路建立与数据

6、传输功能，自动链路建立的过程主要是先进行LQA[9]，在分值最高的信道上呼叫对方，呼叫成功后通信双方停留在建链信道并进行之后各种数据传输业务，数据传输模块主要是根据当前信道LQA分值选择初始传输速率与包长，对数据进行分包ARQ传输，当重传次数过多时，能够进行自适应变速（改变传输速率、传输包长与调制波形）与自适应变频（重新进行LQA并选择最佳信道进行建链传输）。程序初始化是将短波信道控制器参数（主要是时间与频率参数）置入控制器并将用户最近一次软件设置信息读入内存。参数设置模块提供查看与修改各项参数的功能，配置信息保存模块是在程序退出时将大量的配置信息分类存入硬盘，以方便初始化时读取。.2.2

7、基于IP网络的总体设计方案基于IP网络的设计方案是在已实现的短波自动选频与通信系统的基础上进行改进，结合当前IP网络广泛使用的实际情况，在系统设计时充分考虑到通信实践中的多种需求，在原有点对点通信模式的基础上，结合IP网络解决点对多点、多点对点的通信需求。点对多点通信是指由单点主动发起建链，建立单点与多个目标站点的通信链路并可进行双向数据传输。多点对点通信是指由多个站点依次（或几乎同时）向同一个站点发起建链，不会引起相互