短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)分析研究*

徐 池，邱楚楚

（海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018）

0 引 言

衛(wèi)星通信是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)程通信的主要手段。衛(wèi)星通信具有諸多優(yōu)點(diǎn)，也存在衛(wèi)星中繼暴露于空間易被干擾、受損后恢復(fù)難度大等不足。而短波通信具有靈活簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)方案、通過電離層達(dá)成遠(yuǎn)距離通信的低廉成本以及在特殊環(huán)境條件下保持通信的頑存能力。特別是在軍事通信領(lǐng)域，短波通信始終占有重要地位，不可替代。

受電離層傳播機(jī)理的客觀影響，短波通信在實(shí)際應(yīng)用中的“用戶體驗(yàn)”不十分理想，逐漸陷入一個(gè)“不好用”而“不愿用”的惡性循環(huán)。但是，作為一種重要的中遠(yuǎn)程無線通信手段，不應(yīng)忽視或降低它的作用及地位。以短波通信在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用為例，在復(fù)雜激烈的電磁對(duì)抗空間中，任何一種單一的通信手段都無法滿足軍事通信保障“迅速、準(zhǔn)備、保密、不間斷”的要求，因此必須綜合運(yùn)用多種通信手段，保障通信的暢通。世界各軍事強(qiáng)國依然在不斷深入研究短波通信新技術(shù)和裝備。

美國羅克韋爾·柯林斯公司根據(jù)美國空軍授權(quán)合同，近幾年連續(xù)多次開展了下一代寬帶高頻通信系統(tǒng)（Wide-band High Frequncey System，WBHF）的高頻通信能力試驗(yàn)，2017 年上半年成功實(shí)現(xiàn)了8 046 km 距離的通信演示。在持續(xù)30 多天的演示過程中，該通信系統(tǒng)快速可靠地傳輸了大量大小不等的數(shù)據(jù)文件，充分顯示了美軍在無衛(wèi)星通信環(huán)境下的通信作戰(zhàn)保障能力。

由于短波中遠(yuǎn)程通信是經(jīng)電離層的反射而達(dá)成的，而電離層本身是一種典型的時(shí)變傳輸媒介，存在著多徑干擾、時(shí)間選擇性衰落、頻率選擇性衰落、多普勒頻移等復(fù)雜因素，導(dǎo)致短波信號(hào)起伏變化大，傳輸可靠性較差[1-2]。另外，隨著無線通信的快速發(fā)展，短波頻段面臨的電磁環(huán)境也在不斷惡化。因此，如何全面提高短波通信的整體效果，成為當(dāng)前短波通信技術(shù)及裝備發(fā)展所面臨的重要難題。在長(zhǎng)期的研究和應(yīng)用中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，短波通信頻率的優(yōu)選是制約短波通信效果的關(guān)鍵因素之一。通過優(yōu)選短波通信頻率，并結(jié)合先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和差錯(cuò)控制技術(shù)，最終可以有效提升短波通信效果。

1 短波通信自優(yōu)化技術(shù)的提出

短波通信自優(yōu)化技術(shù)的概念在2000 年被首次提出，最早應(yīng)用于澳大利亞柯頓（CODAN）公司推出的NGT 系列自優(yōu)化短波電臺(tái)。柯頓智能自動(dòng)鏈路管 理（Codan Automatic Link Management，CALM）是NGT 系列電臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)自優(yōu)化的核心技術(shù)。該技術(shù)是在美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FED-STD-1045 自適應(yīng)協(xié)議（簡(jiǎn)稱1045 協(xié)議）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并與之兼容。目前，1045 自適應(yīng)協(xié)議已成為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。符合1045 協(xié)議的短波自適應(yīng)電臺(tái)，一般稱為2G-ALE（2G-Automatic Link Establishment）產(chǎn)品。該產(chǎn)品也可以選配美軍短波自適應(yīng)全自動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)3G-ALE 軍標(biāo)（MIL-STD-188/141B），與軍用電臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。自優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用使得短波通信設(shè)備保留了傳統(tǒng)ALE 的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了一些傳統(tǒng)ALE 的固有缺點(diǎn)。例如，無需頻繁發(fā)送鏈路探測(cè)呼叫信號(hào)，縮短了探測(cè)時(shí)間；構(gòu)建了基于歷史頻率數(shù)據(jù)的三維鏈路質(zhì)量分析（Link Quality Analysis，LQA）矩陣，有效增大了聯(lián)通概率，顯著提高了建鏈速度。

柯頓NGT 系列電臺(tái)已于2017 年全面停產(chǎn)，取而代之的是通信頻率自優(yōu)化、數(shù)字語音編碼等功能得到全面升級(jí)的Envoy 系列電臺(tái)和Sentry-H 戰(zhàn)術(shù)系列電臺(tái)。從公開資料的分析可知，柯頓自優(yōu)化電臺(tái)中運(yùn)用的智能自動(dòng)鏈路管理CALM 技術(shù)的核心和關(guān)鍵，在于構(gòu)建了包含通信雙方識(shí)別碼、通信時(shí)間、通信地點(diǎn)等標(biāo)識(shí)信息的歷史頻率數(shù)據(jù)庫。通信過程中不斷記錄、更新頻率，通信的時(shí)間越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫質(zhì)量也就越高，得到優(yōu)質(zhì)頻率的概率就越大。本質(zhì)上，該技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)是通過不斷收集整理短波通信時(shí)間、地點(diǎn)等與頻率質(zhì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而得到短期內(nèi)電離層對(duì)短波通信影響的規(guī)律，為通信用頻提供參考，因此也往往被稱為基于數(shù)據(jù)庫的自優(yōu)化技術(shù)。目前，短波通信自優(yōu)化技術(shù)集中體現(xiàn)在對(duì)短波通信頻率的自優(yōu)化。當(dāng)然，短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)不僅是對(duì)短波頻率相關(guān)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單記錄和積累，還涉及頻率數(shù)據(jù)的處理及交換。

當(dāng)前，對(duì)于短波通信自優(yōu)化并沒有統(tǒng)一的定義，國內(nèi)對(duì)短波通信自優(yōu)化技術(shù)的研究和效果驗(yàn)證相對(duì)較少。除了受目前“輕短波、重衛(wèi)星”和“過于依賴衛(wèi)星通信手段”的整體應(yīng)用環(huán)境影響外，還與未對(duì)短波通信自優(yōu)化形成較為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)有關(guān)。短波通信自優(yōu)化技術(shù)是在自適應(yīng)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出的，而所謂自適應(yīng)是指連續(xù)測(cè)量信號(hào)和系統(tǒng)變化，自動(dòng)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使系統(tǒng)能夠自行適應(yīng)通信條件的變化和抵御人為干擾。廣義地講，短波自適應(yīng)包括頻率自適應(yīng)、功率自適應(yīng)、傳輸速率自適應(yīng)、分集自適應(yīng)、自適應(yīng)均衡和自適應(yīng)調(diào)零天線等。選頻和換頻是提高短波通信質(zhì)量最有效的途徑，因此通常所說的短波自適應(yīng)通信一般是指頻率的自適應(yīng)。對(duì)照自適應(yīng)通信的概念，短波通信自優(yōu)化的核心和關(guān)鍵也在于短波通信頻率的自優(yōu)化。分析自適應(yīng)通信的內(nèi)涵，它的實(shí)現(xiàn)要求對(duì)信號(hào)和系統(tǒng)變化進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，實(shí)際往往無法完全滿足該條件，實(shí)際應(yīng)用的短波自適應(yīng)電臺(tái)只在有限的頻點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，是導(dǎo)致短波自適應(yīng)電臺(tái)通信效果打折扣的主要原因。短波通信自優(yōu)化技術(shù)的提出和應(yīng)用，更多的價(jià)值是在工程應(yīng)用層面上對(duì)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)、完善。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和通信需求的變化，自優(yōu)化的內(nèi)涵也在不斷延伸，通信技術(shù)領(lǐng)域陸續(xù)出現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化[3]、通信頻段傳輸自優(yōu)化等技術(shù)。針對(duì)短波通信而言，短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)就是指要通過頻率數(shù)據(jù)的自我生成、自我更新、自我優(yōu)化、自我管理，實(shí)現(xiàn)短波通信優(yōu)質(zhì)頻率的選擇，即重點(diǎn)完成對(duì)初始通信頻率數(shù)據(jù)的生成、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的優(yōu)選以及數(shù)據(jù)的重構(gòu)。這一內(nèi)涵與應(yīng)用于柯頓自優(yōu)化電臺(tái)中的智能自動(dòng)鏈路管理CALM 技術(shù)相比，更加突出對(duì)頻率數(shù)據(jù)的重構(gòu)處理，而不僅僅是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)積累，更加適用于固定站臺(tái)與移動(dòng)平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)與移動(dòng)平臺(tái)之間的中遠(yuǎn)程短波通信。

2 頻率優(yōu)選方法分類及分析比較

針對(duì)不同的應(yīng)用需求，出現(xiàn)了多種短波通信頻率優(yōu)選方法。例如，有學(xué)者提出了基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的信息聚合短波選頻方法、基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的短波可用頻率資源自動(dòng)檢測(cè)方法、基于模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的短波頻率預(yù)測(cè)方法等[4-5]。在未形成統(tǒng)一分類方式的情況下，很難對(duì)這些具體的短波通信頻率優(yōu)選方法進(jìn)行明確分類。根據(jù)各類方法實(shí)現(xiàn)的基本原理的不同，可以將頻率優(yōu)選方法分為頻率預(yù)測(cè)和頻率探測(cè)兩大類別，如圖1 所示。按照組織運(yùn)用方法的不同分類，可以分為頻率預(yù)測(cè)、頻率探測(cè)、頻率預(yù)測(cè)及探測(cè)相結(jié)合等3 類。

圖1 短波頻率優(yōu)選方法的典型分類

2.1 頻率預(yù)測(cè)

頻率預(yù)測(cè)一般是指通過構(gòu)建電離層特性參數(shù)模型或利用頻率相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析、推導(dǎo)演算的方式對(duì)短波通信頻率進(jìn)行預(yù)測(cè)估算。這類方法是早期頻率選擇的主要方法，運(yùn)用廣泛。按照預(yù)測(cè)頻率對(duì)時(shí)間、位置參數(shù)的側(cè)重不同，預(yù)測(cè)方法可以分為時(shí)間維度上的預(yù)測(cè)和空間維度上的重構(gòu)。無論是時(shí)間維預(yù)測(cè)還是空間維重構(gòu)，利用的底層頻率數(shù)據(jù)都與時(shí)間、地理位置強(qiáng)相關(guān)。兩者相互關(guān)聯(lián)，相互影響，這是由短波通信的基本原理決定的。時(shí)間維的頻率預(yù)測(cè)側(cè)重在時(shí)間序列上的預(yù)測(cè)估算，即利用本地的頻率相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)指定區(qū)域內(nèi)在未來時(shí)間的通信用頻進(jìn)行預(yù)測(cè)。而空間維的頻率重構(gòu)則側(cè)重在空間位置上的預(yù)測(cè)估算，即利用已知區(qū)域的同一時(shí)期的頻率相關(guān)歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未知區(qū)域的通信頻率數(shù)據(jù)。該方法更加適用于在積累歷史樣本數(shù)據(jù)較少的區(qū)域?qū)嵤╊l率預(yù)測(cè)。

按照預(yù)測(cè)的時(shí)效性分類，時(shí)間維的頻率預(yù)測(cè)可劃分為中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)和短期/實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。中長(zhǎng)期頻率預(yù)測(cè)利用的是電離層活動(dòng)的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域和指定時(shí)段的可用頻率資源作出中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)。短期/實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)利用的電離層數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)指定通信鏈路和指定時(shí)段作出實(shí)時(shí)或短期頻率預(yù)報(bào)[6]。

按照重構(gòu)方法原理的不同分類，空間維的頻率重構(gòu)有多種具體方法，如包括距離倒數(shù)加權(quán)重構(gòu)方法、區(qū)域衰減因子重構(gòu)方法、地理位置加權(quán)重構(gòu)方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法以及克里格重構(gòu)方法[7-8]等。不同方法重構(gòu)的結(jié)果有所不同，如有些方法重構(gòu)的直接結(jié)果為電離層F2 層臨界頻率[9]，但最終的目的是預(yù)測(cè)估算出短波通信可用頻率。

頻率預(yù)測(cè)方法一般都是通過統(tǒng)計(jì)模型實(shí)現(xiàn)頻率的預(yù)測(cè)估算，實(shí)時(shí)性較低。由于電離層的隨變特性，實(shí)時(shí)性與預(yù)測(cè)精度密切相關(guān)，直接導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果精度有限。頻率預(yù)測(cè)方法適用于頻率的初步篩選和規(guī)劃應(yīng)用，在軍事領(lǐng)域應(yīng)用得仍然廣泛，主要是由相對(duì)靜態(tài)的通信組織決定的。

2.2 頻率探測(cè)

頻率探測(cè)一般是指利用電離層探測(cè)設(shè)備發(fā)射探測(cè)信號(hào)，測(cè)量影響短波信道的電離層相關(guān)參數(shù)，實(shí)時(shí)掌握電離層變化規(guī)律，以便較為準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)電離層對(duì)通信鏈路的影響。無論探測(cè)獲取的電離層相關(guān)參數(shù)是電子密度、臨界頻率這樣的中間參數(shù)，還是直接探測(cè)可用頻率，探測(cè)的最終目的是獲得通信優(yōu)質(zhì)頻率，提高實(shí)際通信鏈路的頻率優(yōu)選能力。

頻率探測(cè)與頻率預(yù)測(cè)密切相關(guān)。頻率探測(cè)為頻率預(yù)測(cè)構(gòu)建模型提供了所需的大量底層數(shù)據(jù)，因此頻率探測(cè)是頻率預(yù)測(cè)的前提和基礎(chǔ)。與頻率預(yù)測(cè)相較而言，頻率探測(cè)的實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，對(duì)特定鏈路間的頻率優(yōu)選精度更高，特別是固定站點(diǎn)間的通信。當(dāng)前，基于頻率探測(cè)的頻率優(yōu)選方法主要有兩種：獨(dú)立探測(cè)方法（或稱通信探測(cè)相分離方法）和通信探測(cè)相結(jié)合方法。

按照實(shí)施探測(cè)的原理不同，獨(dú)立探測(cè)方法可分為垂直探測(cè)、斜向探測(cè)、斜向返回探測(cè)、啁啾（Chirp）探測(cè)等方法。常用的探測(cè)方法中，垂直探測(cè)、斜向探測(cè)和斜向返回探測(cè)獲取的是電離層特性參數(shù)，依托這些數(shù)據(jù)外推電離層的空間分布，最終獲得短波通信用頻。這類探測(cè)的實(shí)施需要構(gòu)建體積較大的探測(cè)接收設(shè)備，一般不適用移動(dòng)平臺(tái)。啁啾探測(cè)目前在岸海短波通信中得到了較廣泛應(yīng)用，本質(zhì)上屬于斜向探測(cè)的一種，利用收、發(fā)同步的線性頻率掃描信號(hào)探測(cè)電離層的狀態(tài)信息，通過電離層圖等參數(shù)可直接獲取短波通信可用頻率[10]。

隨著通信需求的提升和裝備技術(shù)的發(fā)展，在獨(dú)立探測(cè)方法的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了通信探測(cè)結(jié)合的頻率優(yōu)選方法，廣泛應(yīng)用于各類短波通信設(shè)備。這一結(jié)合既保證了頻率優(yōu)選的精度和時(shí)效性，又克服了獨(dú)立探測(cè)方法存在頻率分發(fā)難度大、惡化通信環(huán)境等固有缺點(diǎn)。頻率自適應(yīng)是一種廣泛應(yīng)用的探測(cè)通信相結(jié)合的頻率優(yōu)選技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)建立在鏈路質(zhì)量分析LQA、自動(dòng)鏈路建立ALE 和鏈路自動(dòng)切換的基礎(chǔ)上。短波自適應(yīng)電臺(tái)能夠在預(yù)置的頻率上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，根據(jù)外部環(huán)境的改變自動(dòng)切換通信頻率[11]。預(yù)置頻率的數(shù)量和質(zhì)量直接影響自適應(yīng)電臺(tái)的選頻性能，但實(shí)際應(yīng)用往往會(huì)出現(xiàn)預(yù)置頻率可通率不高，自適應(yīng)陷入死循環(huán)的情況。要使設(shè)備跳出死循環(huán)，仍需要人工置入新頻率。為彌補(bǔ)自適應(yīng)通信設(shè)備的不足，在自適應(yīng)技術(shù)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了短波頻率自優(yōu)化，在柯頓短波自優(yōu)化電臺(tái)中首先得到應(yīng)用。頻率自優(yōu)化的目的是使短波通信設(shè)備無須人工約定頻率，即可進(jìn)行呼叫建鏈；具有歷史經(jīng)驗(yàn)功能，可以進(jìn)行快速建鏈。頻率自優(yōu)化綜合運(yùn)用了多種頻率優(yōu)選技術(shù)，建立在頻率預(yù)測(cè)和探測(cè)的基礎(chǔ)上。就工程技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展而言，頻率自優(yōu)化是頻率優(yōu)選技術(shù)在短波通信裝備實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，是廣義自適應(yīng)技術(shù)進(jìn)一步工程化和實(shí)用化的體現(xiàn)。

3 短波通信頻率自優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)

柯頓NGT 系列電臺(tái)中的智能自動(dòng)鏈路管理CALM是短波通信自優(yōu)化技術(shù)的初期應(yīng)用嘗試。智能自動(dòng)鏈路管理CALM 缺乏對(duì)通信用頻的優(yōu)化管理，數(shù)據(jù)分析處理能力還有欠缺。因此，要使頻率自優(yōu)化成為頻率優(yōu)選技術(shù)體系中的重要組成，特別是在短波中遠(yuǎn)程通信中發(fā)揮重要作用，還要在自適應(yīng)技術(shù)的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究數(shù)據(jù)要素、頻率重構(gòu)以及鏈路建立協(xié)議等關(guān)鍵問題。

3.1 數(shù)據(jù)要素選取

短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)相較自適應(yīng)技術(shù)的重要區(qū)別，在于要構(gòu)建包含通信雙方識(shí)別碼、通信時(shí)間、通信地點(diǎn)等標(biāo)識(shí)信息的歷史頻率數(shù)據(jù)庫。存儲(chǔ)積累的歷史數(shù)據(jù)的相關(guān)要素是否合理全面，直接決定了數(shù)據(jù)質(zhì)量，而數(shù)據(jù)要素也將決定數(shù)據(jù)庫的表結(jié)構(gòu)。從全面性的角度出發(fā)，短波通信數(shù)據(jù)要素內(nèi)容可大致劃分為4 類：短波通信設(shè)備的屬性要素，通信雙方位置信息要素，短波通信過程關(guān)鍵參數(shù)要素，影響通信環(huán)境要素。其中，短波通信設(shè)備的屬性要素是指在短波通信過程中具體采用的短波通信設(shè)備所具有的固有屬性，僅與設(shè)備自身設(shè)置有關(guān)而與外界條件及通信過程無關(guān)。通信雙方位置信息要素是指通信雙方在通信時(shí)刻所處位置的相關(guān)信息，主要是位置坐標(biāo)和通信區(qū)域編號(hào)信息。短波通信過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)要素是指在一些短波信道參數(shù)，此類數(shù)據(jù)要素在通信鏈路質(zhì)量分析中起著重要的支持作用。影響短波通信的通信環(huán)境要素主要是指對(duì)短波通信過程產(chǎn)生影響的一些外部因素。這些外部因素主要與通信自然條件、影響電磁波傳播的空間條件及電磁環(huán)境有關(guān)。根據(jù)實(shí)際需求合理選取數(shù)據(jù)要素顯得至關(guān)重要，既要避免數(shù)據(jù)要素過于繁雜，又要保證所選取的數(shù)據(jù)要素能夠較全面地反映頻率數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后期數(shù)據(jù)的處理提供關(guān)鍵底層數(shù)據(jù)支撐。

3.2 頻率數(shù)據(jù)重構(gòu)

早期的短波自優(yōu)化電臺(tái)多為基地式，在固定站點(diǎn)或局部區(qū)域的頻率優(yōu)選能力已得到驗(yàn)證，效果顯著。面對(duì)軍事應(yīng)用等特定背景，當(dāng)某區(qū)域積累的數(shù)據(jù)有限時(shí)，由于缺少對(duì)底層數(shù)據(jù)的重構(gòu)處理，設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)頻率的自優(yōu)化功能。頻率數(shù)據(jù)的重構(gòu)要充分利用圖1 中提到空間維的頻率重構(gòu)。根據(jù)電離層參數(shù)的局部連續(xù)性及其變化規(guī)律，頻率重構(gòu)是借助于頻率數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，當(dāng)某個(gè)測(cè)量變量的數(shù)據(jù)漏測(cè)或丟失時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)特性采用適當(dāng)?shù)乃惴ɡ靡阎恼_測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)，從而得到較準(zhǔn)確的推測(cè)結(jié)果。前面提到，頻率重構(gòu)的方法有很多，如距離倒數(shù)加權(quán)重構(gòu)方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法、克里格重構(gòu)方法等。其中，克里格重構(gòu)方法能夠基于采樣數(shù)據(jù)反映區(qū)域化變量的結(jié)構(gòu)信息，根據(jù)待估點(diǎn)有限區(qū)域內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，考慮樣本點(diǎn)的空間相互位置關(guān)系、與待估點(diǎn)的空間位置關(guān)系，對(duì)待估點(diǎn)進(jìn)行一種無偏最優(yōu)估計(jì)，在岸海短波通信頻率重構(gòu)精度和適應(yīng)性方面得到了一定驗(yàn)證[8-9]。短波自優(yōu)化電臺(tái)中運(yùn)用的頻率數(shù)據(jù)重構(gòu)要突出方法的可工程化，在保證重構(gòu)精度的前提下，對(duì)參數(shù)輸入條件不能過于苛刻，即能夠在小樣本輸入?yún)?shù)條件下重構(gòu)出頻率數(shù)據(jù)。

3.3 鏈路建立協(xié)議

短波自優(yōu)化通信系統(tǒng)的鏈路建立相關(guān)功能由鏈路協(xié)議提供，因此鏈路建立協(xié)議是實(shí)現(xiàn)自優(yōu)化通信聯(lián)絡(luò)的關(guān)鍵。自優(yōu)化鏈路建立協(xié)議應(yīng)當(dāng)包括鏈路質(zhì)量分析、鏈路建立、鏈路釋放以及時(shí)間同步等內(nèi)容。鏈路建立協(xié)議屬于數(shù)據(jù)鏈路層，其實(shí)體形式為幀。鏈路建立協(xié)議的設(shè)計(jì)在總體上可參考《短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)自動(dòng)線路建立規(guī)程等》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。短波通信自優(yōu)化鏈路建立過程中，需要重點(diǎn)研究和解決的問題主要包括：一是歷史頻率篩選算法規(guī)則的確定，即預(yù)置頻率的選取；二是頻率數(shù)據(jù)重構(gòu)的發(fā)起時(shí)機(jī)和程序確定。呼叫臺(tái)和被呼臺(tái)間的建鏈流程大致如下：被呼臺(tái)根據(jù)歷史頻率數(shù)據(jù)庫的識(shí)別碼和開始時(shí)間等基本條件篩選出歷史優(yōu)質(zhì)頻率，替換三維鏈路質(zhì)量分析LQA 矩陣中的低分頻率數(shù)值，利用自動(dòng)鏈路建立信息更新呼叫臺(tái)和被呼臺(tái)雙方的三維頻率矩陣，進(jìn)而確定預(yù)置頻率數(shù)據(jù)的構(gòu)成。但是，當(dāng)被呼臺(tái)底層樣本數(shù)據(jù)少無法根據(jù)電臺(tái)識(shí)別碼和開始時(shí)間等條件有效篩選出歷史優(yōu)質(zhì)頻率時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)用頻率重構(gòu)技術(shù)，通過調(diào)用歷史頻率數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)，重構(gòu)出未知區(qū)域的頻率參考數(shù)值，進(jìn)而替換三維鏈路質(zhì)量分析LQA 矩陣中的低分頻率數(shù)值，同樣再利用自動(dòng)鏈路建立信息更新收發(fā)雙方頻率矩陣，最終實(shí)現(xiàn)頻率數(shù)據(jù)的自優(yōu)化。

4 結(jié) 語

短波通信具有通信距離遠(yuǎn)、機(jī)動(dòng)靈活、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)便捷等諸多優(yōu)點(diǎn)，是軍事通信和應(yīng)急通信的重要手段。由于依靠電離層反射進(jìn)行電波傳播，短波信道具有多徑傳播、時(shí)變色散、衰落嚴(yán)重等特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)可靠的短波通信，在技術(shù)上更復(fù)雜、難度更大[2]。目前，無衛(wèi)星條件下的遠(yuǎn)程通信保障需求日益迫切，短波頻段面臨的電磁環(huán)境更加復(fù)雜。頻率優(yōu)選問題一直是制約短波通信效果和短波通信設(shè)備性能提升的難點(diǎn)。適用于不同應(yīng)用背景條件下的短波頻率優(yōu)選方法不斷被提出、驗(yàn)證和應(yīng)用，建立在頻率重構(gòu)、自適應(yīng)通信基礎(chǔ)上的自優(yōu)化技術(shù)是頻率優(yōu)選方法的重要發(fā)展方向之一。

短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)通過記錄積累短波通信設(shè)備間的實(shí)際鏈路建立信息，構(gòu)建三維鏈路質(zhì)量分析LQA矩陣，運(yùn)用頻率數(shù)據(jù)重構(gòu)等數(shù)據(jù)處理方法，不斷完善頻率數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到不斷優(yōu)化的目的。短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)的提出和應(yīng)用，一定程度上彌補(bǔ)了廣泛應(yīng)用于短波通信設(shè)備中的傳統(tǒng)自適應(yīng)通信技術(shù)的不足，具有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在當(dāng)前應(yīng)用背景條件下，尤其是在軍事通信領(lǐng)域，自優(yōu)化技術(shù)的提出并非要完全取代諸如自適應(yīng)等其他短波頻率優(yōu)選方法，需綜合運(yùn)用多種選頻技術(shù)手段，將短波通信頻率自優(yōu)化技術(shù)與其他技術(shù)手段并舉，最終提高短波通信選頻的綜合能力。