一种频率广播策略在短波组网中的应用

【摘要】 针对频率广播机制在短波组网中的弊端，比较了多种解决方案，提出了一种基于频率分时复用和反向动态唤醒的短波台站频率广播策略，为短波组网项目提供一种短波频率广播机制的实现方案。

【关键词】 频率分时复用 反向动态唤醒 短波组网 频率广播

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

短波通信由于具备成本低、通信距离远、抗毁能力强、机动性能好等优点，长期以来广泛用于远距离、大范围、移动通信等场合，是一种十分重要的通信手段。多年来，短波通信设备被广泛地应用于各国政府的军事、外交、气象、商业等重要部门，用以传达语音、文字、图像、数据等信息。在国家遭遇自然灾害或应对较大规模的突发事件时，常规通信手段难以满足通信要求，发挥作用，而短波信号可通过地波或天波传播，容易避开突发事件区域中的障碍物达到通信对象，为突发事件区域或远距离通信提供有效的保障手段[1]。

二、短波频率广播策略概述

在短波组网项目中，通过组建多个分布于不同的地理位置的短波台站，短波台站彼此之间互联互通，通过统一的频率分配，各短波台站均在一个指定的广播频率上进行信息广播，形成覆盖一定范围的短波无线服务区域。在服务区域内活动的短波机动用户通过接收短波台站的广播频率，随遇接入某个通信效果最好的短波台站，就能够使用短波组网系统提供的如语音、文字、图像等的综合信息通信服务，从而形成覆盖指定范围的短波无线接入通信系统[2]。

短波组网提供无线接入服务的技术基础是短波频率广播机制[3]，由于短波无线通信信道是时变信道，受地理位置、天气状况、昼夜时分等因素影响较大，在某一时段好用的频率数量往往不多，而且随着工程建设的开展，短波台站的数量越来越多，可用频率的数量开始不能支撑大规模短波台站的服务需要[4]。此外，短波台站的信息广播机制存在一定的弊端，如频率广播容易造成无线频谱污染，从经济角度看，无通信服务状态下的频率广播既对短波台站能源造成了浪费，而且长时间的大功率发射也会缩短短波发射机的寿命。因此，亟需一种可以解决上述问题的综合解决方案。

三、频率广播策略在短波组网中的应用方案

3.1 方案一：广播频率分时复用策略

针对短波台站数量多于可用广播频率的问题，本文提出短波台站广播频率分时复用的解决方案：将短波台站进行分组，组内共用同一个广播频率，并且为了防止频率干扰，同一个分组内的短波台站的广播频率在时域上进行划分，保证同一时刻不会有两个以上的不同短波台站在同一个广播频率上进行广播，通过广播频率的分时复用实现短波台站频率资源的共用。

下面以三个短波台站组成一个分组进行广播频率分时复用为例进行介绍，其广播频率在时域上的分布图如图1所示。

在上图所举的例子中，三个短波台站共用同一个广播频率fb，并按照如下规则在时域上进行分段广播：在t0～t1和t3～t4时段，短波台站1在频率fb上进行广播；在t1～t2和t4～t5时段，短波台站2在频率fb上进行广播；在t2～t3和t5～t6时段，短波台站3在频率fb上进行广播；三个短波台站在非广播时段，进行频率静默。频率分时共用的方式可以有很多种，其中一种较为简单的方案是在一小时内时分，即在每个小时内，短波台站1广播前20分钟，短波台站2广播中间20分钟，短波台站3广播后20分钟，如此循环往复。

3.2 方案二：频率广播反向动态唤醒策略

针对短波台站频率广播长发的弊端，本文提出短波台站接受机动用户反向动态唤醒的频率广播方案：短波台站在默认闲暇状态下不进行频率广播，而是保持在接受机动用户动态唤醒的静默状态，当机动用户试图接入网络时，先在指定频率上发送反向唤醒信号，处于静默状态的短波台站收到机动用户的反向唤醒信号后，由静默状态变为广播状态，从而开始一定时长的频率广播，当到达频率广播时长上限时，再次由广播状态变为静默状态。

3.3 方案三：频率分时复用与反向动态唤醒相结合的策略

综合方案一和方案二，得出基于频率分时复用和反向动态唤醒的短波台站频率广播方案：多个短波台站可以共用同一个广播频率，在默认闲暇情况下保持频率静默状态，一旦收到机动用户的反向唤醒信号，结合短波台站当前应处的广播状态，综合逻辑判断，决定短波台站的实际状态。

3.4 方案比较

针对短波组网项目中的频率广播机制，本文提出了上述三种解决方案，下面对三种方案进行比较，具体如表1所示。

针对本文开头提出的问题，方案三虽然存在一定的设计复杂性，但可以通过良好的设计进行解决，因此不失为一种可行的技术方案。

四、结束语

综上所述，频率分时复用与反向动态唤醒相结合的频率广播策略应用在短波组网项目中，可以很好的解决短波组网项目中频率不够用的问题，并且克服了短波台站频率长期广播带来的弊端，既最大程度上复用了有效频率，又提升了短波台站发射机的使用寿命，减少了短波台站的能源消耗，为实现机动短波用户接入网络和后续的网络通信服务，提供了一种很好的解决方案。

参 考 文 献

[1] 胡中豫. 现代短波通信[M]. 北京： 国防工业出版社，2003

[2] 谢谢， 刘俊， 赵玉亭. 短波战术自组网研究进展[J]. 现代军事通信，2009，17（4）：1～5

[3] 罗秋霞，周治中， 邹盛唐. 短波组网技术探讨[J]. 通信技术，2000（3）：30～31

[4] 钟晓峰，王有政，梅顺良，等. 基于时分系统的无线自组织网络同步算法[J]. 清华大学学报（自然科学版），2005，45（1）：1-4