摘要：论文首先介绍了Chirp探测技术与自适应选频通信技术，并对Chirp探测在自适应选频通信过程中的作用进行了分析。最后做出了在通信链路建立和通信过程中的频率实时调整时Chirp探测数据的具体应用方法。
关键词：自适应选频通信；Chirp探测
自适应选频通信是在第三代短波链路自动建立（3G-ALE）技术基础上，根据通信双方事先按照预测的全时段覆盖的频率表进行自动链路建立。其以操作简便，与通信系统结合紧密而受到用户的追捧。如果能够结合探测数据选频与自适应选频通信各自的优点，必将在很大程度上提升短波通信链路的通信效果。
一、现有短波通信技术
（一）短波Chirp探测技术
Chirp探测是一种广泛使用并由国际电联ITU推荐的标准探测方法。它是利用FM/CW信号，即频率线性扫描信号，来测量短波电路的多径时延、信号强度、最高可用频率等电离层传播信道参数，并能精确地探测到所探测路径的电离层传播模式。从站的探测接收机所接收到的FM/FC信号的时延情况转换成音频信号，通过对该音频信号进行频谱分析而得到有关时延和能量的频率分布；它通过对短波电离层信道进行扫频探测，并对接收到的探测信号进行处理，可形成反映实时变化的电离层信道特性的电离图。
由于电离图数据客观的反映了的通信链路间电波传播和电离层结构信息，利用这些信息通过一定的选频算法就可以进行最佳通信频率选择和通信频率管理。
（二）自适应选频通信技术
自适应选频通信技术是在两个站点之间预先规划频率表，通信利用通信系统本身的线路质量分析(LQA)和自适应建链功能建立通信链路和链路维护。
初始建立时，在双方时间同步的基础上，收发双方按照划分好的时间间隙，一方在指定频率组上呼叫，另一方扫描，下一个周期上方呼叫和扫描进行调换，直至通信链路建立。链路建立好后，双方就将当前组的频率作为通信链路工作的频率，利用通信系统的链路质量分析，进行频率质量监控和频率排序，当质量下降时，可通过人工指定或预测频率等方式对这些频率更新。
二、短波Chirp探测在自适应选频通信相中的应用
（一）短波Chirp探测在自适应选频通信的作用
使用自适应选频通信功能建立链路之初，由于缺乏历史探测数据支撑，通信频率选择是利用预测的可通段范围内，线性的选择全时段覆盖的频率组。不但浪费了频率资源，链路建立平均时间也变长。通信过程中，当频率通信质量下时，无论是人工经验更频和还是重新进行预测选频都不及根据实时探测数据选择的频率可靠。
因此，需要使其在自适应选频初始频率表的规划以及通信过程中频率调整时引入Chirp探测数据。此外，可利用自适应选频通信完成Chirp探测数据的回传，使得探测发射端(通常为通信主站)也能主动的完成频率调整。
（二）使用Chirp探测数据的自适应选频通信流程
使用Chirp探测数据的自适应选频通信流程可分四个阶段：
1.初始频率表规划阶段
主站用户进行自适应选频参数设置，并选择初始频率表自动规划。系统根据历史探测数据等作为参考，进行初始频率表的规划。主站用户导出参数设置配置文件（包括所有的参数设置以及频率表）。并将文件发送至从站用户，从站用户将该配置文件导入至从站。
2.初始建链阶段
主站、从站时间同步后，主从站分别根据当前时刻判断是扫描周期还是呼叫周期并控制短波电台进行相应的动作。
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当链路建立成功后，提示用户链路建立。
3.通信过程中
系统对当前的工作频率进行链路质量分析(LQA)，用户在主站软件和从站软件上可以查询频率质量分析结果。
从站软件收到链路质量分析结果后，根据短波Chirp探测数据进行优选频率计算，更换部分质量较差的若干频率（一次更换不能超过频率总数的50%），并将更新后的频率表发送至主站。
通信空闲时，由从站将Chirp探测数据进行压缩，向主站进行回传。主站可以根据需要依据回传的探测数据进行频率更新。
4.结束阶段
主站用户停止流程，然后主站通过无线信道通知从站。同理从站软件也可主动进行停止流程操作。
三、自适应选频控制应用方法
根据业务流程设计一套自适应选频控制系统。完成利用探测数据选频的自适应选频通信功能。
（一）自适应参数配置
完成对初始频率表的保存，并能进行导出和导入。保证主站生成的频率表可以导出并能导入到各个从站。
（二）选频算法
选频算法包括初始频率选择以及实时频率选择。
初始频率表选择根据频率管理系统的频率资源设置情况，考虑通信站预设区域、时间、季节以及频率兼容性等因素，并参考数据库中相应范围内的历史探测数据进行频率预测。对应临近历史的数据也可采用外推等方法对临近通信区域进行频率预测。
实时的频率选择，当前最新Chirp探测数据具有很高的参考价值，一般选择最高可用频率(MUF)附近，信号强度高，多径模式少的频率。
为确保频率不会集中在很小的频段内，采取“二次分段，局部最优化”的选频算法来分散频率。即首先对Chirp数据在可通频段内进行频段排序，在每个频段内在选择最优的频率。同时虑到正常的通信不宜频繁换频，因此应结合当前一段时间内Chirp探测数据，进行统计分析，预测出能够维持未来一段时间(1小时内)内通信的最佳频率。
四、流程控制
（一）控制短波信道设备在初始频率表上，根据当前的时间获取当前的频率组以及扫描/呼叫类别，进行呼叫或扫描。
（二）链路建立后，通信双方定时开始控制通信电台进行当前频率的链路质量分析。当从站判当频率分值低于设定的门限时，立即调用选频算法，获取当前最佳通信频率，替换掉该较差的频率集，同时利用当前的通信链路将更新频率发送到主站，完成频率更新。
（三）从站空闲时，读取当前最新探测数据并进行压缩后，控制电台将数据发送至主站。主站结合链路质量分析以及回传探测数据进行选频并将频率发回从站。
在通信链路两端基于历史Chirp探测数据预报算法预先规划频率表，在链路建链过程中定期对各信道质量进行分析、同时利用实时Chirp探测数据对频率表进行动态维护，从而达到了节省频率资源、提高选频效率的效果。
随着Chirp探测与自适应选频通信相结合应用的不断深入，该应用将会为远距离、尤其是移动站点间的短波通信提供更为有力的保障。
参考文献：
1.杨世泰，短波频率管理系统及其在通信系统中的应用[J],电子通信技术,2004(7),46-52.
2.沈琪琪,短波频率管理系统[J],电信科学,1993(5),27-34.
论文作者:吴克启
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：频率论文; 通信论文; 短波论文; 链路论文; 自适应论文; 数据论文; 主站论文; 《基层建设》2019年第7期论文;