本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超短波電臺跳頻頻率分配方法。

背景技術(shù)：

超短波電臺的波長為1-10米，其工作頻率位于30m—300m之間，近年來，超短波電臺廣泛應(yīng)用于民用及戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中，由于超短波電臺的大量使用，其頻率可用資源有限，如何在有效的頻率范圍內(nèi)，為大量同時工作的超短波電臺子網(wǎng)分配頻率也是一項重要的研究課題。

本發(fā)明旨在給出一種超短波電臺跳頻頻率的分配方法，用來解決超短波電臺大規(guī)模組網(wǎng)時的頻率沖突問題，提高超短波電臺通信的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

隨著超短波電臺的大規(guī)模應(yīng)用，如何將有限的頻率資源分配給各電臺子網(wǎng)，保證各個電臺子網(wǎng)在互不干擾的情況下正常工作，成為業(yè)界痛點。

本發(fā)明為解決該問題，設(shè)計了一套效果良好的頻率分配方法。為使本發(fā)明的闡述更加明確、清晰，首先對超短波電臺關(guān)于頻率利用的基本情況作簡單闡述。超短波電臺可工作在定頻、跳頻兩種頻率模式；對于定頻頻率的分配相對較為簡單，本發(fā)明中不作為重點項進(jìn)行闡述，關(guān)鍵在于跳頻頻率的分配。

超短波跳頻工作是指超短波電臺在工作時頻率是從跳頻表中按照一定的跳頻圖案選用不同的頻點進(jìn)行通信，由此來抵御干擾，同時提高通信數(shù)據(jù)的保密性。超短波跳頻表是一次組網(wǎng)活動中，某一個電臺子網(wǎng)的工作頻率集合表，該表中存放著電臺子網(wǎng)本次工作時的所有頻率點；跳頻圖案是超短波電臺工作時頻率選擇的一種順序機(jī)制，他確定了超短波電臺在工作時的頻率選擇順序，跳頻序列一般具有較高的保密級別，不對外界公開，一般同一種體制下的電臺在某一種相同的工作模式下其跳頻圖案相同。

本發(fā)明提出了一種超短波電臺跳頻頻率分配方法，首先利用頻率監(jiān)測設(shè)備等手段收集某一次活動的電臺組網(wǎng)地域中頻率資源的可用情況，形成一個可用的頻率點集，從可用頻率點集中抽取頻點形成幾張頻點完全獨立的頻率表（原始頻率表）；然后根據(jù)收集本次活動的所有超短波電臺子網(wǎng)的信息，形成超短波電臺子網(wǎng)集合，根據(jù)電臺子網(wǎng)的跳頻圖案進(jìn)行分類，不同跳頻圖案的電臺子網(wǎng)需要使用不同的原始頻率表進(jìn)行分配，利用同步正交組網(wǎng)特性，將每一張原始頻率表按照時域復(fù)用的方式擴(kuò)展成多張頻率表；在此基礎(chǔ)上結(jié)合電臺子網(wǎng)的實際工作地理位置來進(jìn)行地域空間的頻率復(fù)用，由此提高超短波電臺的頻率利用率。

為有效實施本發(fā)明的有益技術(shù)效果，對于電臺子網(wǎng)的頻率分配，本發(fā)明遵循以下幾個原則：

頻點可用原則：由于受電路設(shè)計和相關(guān)技術(shù)原因的制約，超短波電臺的工作頻率往往有一定的限制性要求，例如要求工作頻率為0.5mhz的整數(shù)倍等類似要求，在頻率初始提取時，必須保證每個頻點都要滿足此項要求，因此在不考慮任何其它因素的情況下，超短波電臺的頻率表中的頻點必須是{30mhz、30.5mhz、31mhz、31.5mhz、32mhz……299.5mhz、300mhz}中的頻點，諸如35.025mhz、39.075mhz等頻點則就不滿足可用原則?？捎迷瓌t的另一個方面表現(xiàn)為在基本頻點滿足需求的基礎(chǔ)上，需要考慮頻率干擾、禁用頻段等因素，例如在某一個特殊的地域60mhz—68mhz這段頻率因磁場干擾不可用，150mhz-200mhz這段頻率因軍事活動禁止使用，那么在頻點的初始集合點集中必須剔除掉不可用的頻點，只保留可用頻點。

頻點均衡分布原則：超短波電臺的工作頻率區(qū)間為30m—300m，在原始頻率表的建立中應(yīng)該讓頻率點有效分布在30m—300m的各個區(qū)間，由此避免在頻率使用過程中的一些臨時性因素引起的電臺通信效果差的問題。例如在某些工作地域某些時間段內(nèi)受外部臨時性干擾導(dǎo)致低段頻率通信效果不好，如果工作在該地域的電臺子網(wǎng)的頻率表中的頻點全部為低段頻點，則該電臺子網(wǎng)通信受到的干擾就非常大，嚴(yán)重影響電臺通信效果，如果頻率表有效覆蓋了各個頻段，由于電臺頻點快速跳變，則可大幅度降低干擾對電臺通信的影響。在本發(fā)明中采用隨機(jī)取值原則來從頻點集中抽取頻率點，例如本次組網(wǎng)的可用頻率點集j={30mhz、30.5mhz、31mhz、31.5mhz、32mhz……299.5mhz、300mhz}有n=1000個頻點，超短波電臺跳頻表b為k=100個頻點規(guī)格，則形成一張原始頻率表的方法如下：

m=n;{有m=1000個可用頻點}

fori:=0tok-1do{頻表規(guī)格為100個頻點，為頻表選取每個頻點}

begin

r=從可用頻點數(shù)中取隨機(jī)數(shù)字0--m；

頻率表b中的第i個頻點從可用頻點集j中隨機(jī)抽取第r個；

從可用頻點集j中剔除掉已經(jīng)占用的第r個頻點；

m=m-1；可用頻點數(shù)量減少一個；

end;

按照上述方法進(jìn)行工作頻率表建立形成b[100]={35.5mhz、280mhz、75.5mhz、21mhz……178mhz、36mhz、225.5mhz、59.5mhz}。根據(jù)隨機(jī)數(shù)的概率分布原則，該表的頻率點也基本分布在頻率集的高、中、低頻段各個區(qū)間。但是由此形成的原始跳頻表數(shù)量有限，按照上述情景只能夠生成1000/100=10張原始頻率表。

同步正交頻率時域復(fù)用原則：按照上述假設(shè)，超短波電臺在跳頻工作時，其跳頻表中有100個頻率點，我們對其工作頻率表中的頻率點按照1-100進(jìn)行編號，其頻率表中的序號如圖1中跳頻表1所示；假設(shè)本超短波電臺子網(wǎng)中的跳頻圖案是跳頻圖案a，按照跳頻圖案a的跳頻序列將跳頻表1重新排序后變成一組新的序列如圖1中跳頻圖案a（從1起跳），由于頻率資源的限制，為保證多個子網(wǎng)都有可用頻率資源，因此考慮同步正交組網(wǎng)頻率應(yīng)用，將超短波電臺的跳頻頻率起跳點做適當(dāng)?shù)拈g隔循環(huán)移位形成一張新的跳頻表，將圖1中跳頻圖案a（從1起跳）的頻率表從第6點起跳變成如圖1中跳頻圖案a（從6起跳）。由于電臺同步起跳，通過分析發(fā)現(xiàn)圖1中跳頻圖案a（從1起跳）與圖1中跳頻圖案a（從6起跳）兩張頻率表在某一時刻的頻率完全不一樣，因此可認(rèn)為是完全全新的兩個頻率表，理論上只要間隔1個頻點起跳就可以形成一張新的頻率表，按照同步正交組網(wǎng)的頻率分配原則，可以將一張原始頻率表（100個頻點）形成n=100（頻率表頻點規(guī)格）/1（同步正交移位頻點間隔）=100張頻率表，全頻段可以形成10（原始頻率表個數(shù)）*100（同步正交劃分頻率表個數(shù)）=1000張頻率表，由此大幅提高頻率的利用率，在實際工作中可根據(jù)子網(wǎng)數(shù)量多少來確定同步正交頻率表頻點間隔數(shù)。

跳頻圖案不同分類分配原則：超短波電臺的頻率分配可以按照同步正交組網(wǎng)原則進(jìn)行頻率表擴(kuò)張，但是其前提是這些超短波電臺的跳頻圖案相同，如果超短波電臺的跳頻圖案不同，則不能夠采用此方法進(jìn)行統(tǒng)一分配。假如某一類超短波電臺的跳頻圖案為跳頻圖案b，同樣將圖1中的跳頻表1作為其工作頻率表，則按照跳頻圖案b的跳頻序列將跳頻表1重新排序后變成一組新的序列如圖1中跳頻圖案b（從1起跳），從圖1中跳頻圖案b（從1起跳）與跳頻圖案a（從1起跳）、跳頻圖案a（從6起跳）在頻點7、頻點35、頻點23、頻點25……頻點15、頻點6等都存在著頻率沖突。如果同一張原始頻率表下按照同步正交組網(wǎng)的方式進(jìn)行頻率表分配，使用的電臺子網(wǎng)越多，則頻率沖突的可能性就越大，因此需要保證不同的跳頻圖案應(yīng)該進(jìn)行分類后進(jìn)行頻率分配。例如有200個電臺子網(wǎng)同時組網(wǎng)，其中有100個子網(wǎng)是跳頻圖案a，另100個子網(wǎng)是跳頻圖案b，則可以將10張原始頻率表中的5張分配給跳頻圖案a的子網(wǎng)，在其分類后再進(jìn)行同步正交組網(wǎng)分配將5張頻率表擴(kuò)展為500張頻率表。同樣跳頻圖案b的100個電臺子網(wǎng)分享另外的5張原始跳頻表，采用同樣的方式將其擴(kuò)展為500張頻率表。

頻率地域空間復(fù)用原則：超短波電臺的頻率資源非常有限，在某些實際環(huán)境中，可能按照同步正交組網(wǎng)的方式分配頻率仍然不能夠滿足所有的頻率分配需求，則此時就采用頻率地域空間復(fù)用原則。假設(shè)某一個超短波電臺子網(wǎng)的頻率影響范圍為30km，其使用的頻率表在30km之外又可以重復(fù)使用，由此來實現(xiàn)頻率地域空間的復(fù)用。頻率地域空間的復(fù)用不能夠單純地只依賴于某一個電臺子網(wǎng)的地理位置，而是要結(jié)合周邊環(huán)境中的所有電臺子網(wǎng)分布情況來統(tǒng)籌計算。

由于超短波電臺子網(wǎng)中電臺成員地域覆蓋較為廣泛，本發(fā)明的算法是一種粗略模型抽象法進(jìn)行統(tǒng)籌分配，在計算電臺子網(wǎng)的頻率地域影響覆蓋范圍時，取子網(wǎng)中的主臺（通常情況下主臺位于子網(wǎng)的中心區(qū)域）來進(jìn)行計算，同時地域的影響范圍與電臺子網(wǎng)的工作功率（大功率、中功率、小功率）和相應(yīng)的電臺特性所決定，該參數(shù)可由用戶根據(jù)實際使用的電臺特性提供，例如大功率工作頻率影響半徑30km，中功率工作頻率影響半徑20km，小功率工作頻率影響半徑10km。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：超短波電臺已經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用及戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中，由于超短波電臺的大量使用，其頻率可用資源有限，往往導(dǎo)致超短波電臺子網(wǎng)在使用過程中出現(xiàn)頻率沖突、相互干擾，嚴(yán)重影響了超短波電臺的使用效率。本發(fā)明結(jié)合超短波電臺的工作特點，從可用頻段中隨機(jī)提取頻點形成跳頻頻率表，結(jié)合超短電臺同步正交組網(wǎng)的特性，將一張?zhí)l頻率表有效分解為多張頻率表，再結(jié)合超短波電臺子網(wǎng)的工作地域，從地域空間的維度對頻率表進(jìn)行復(fù)用，由此提高頻率資源的利用率，降低各電臺子網(wǎng)之間的頻率干擾，有效提升超短波電臺子網(wǎng)大規(guī)模組網(wǎng)的通信性能。

附圖說明

圖1、超短波跳頻序列示意圖；

圖2、本發(fā)明子網(wǎng)分區(qū)示意圖一；

圖3本發(fā)明子網(wǎng)分區(qū)示意圖二；

圖4、本發(fā)明子網(wǎng)分區(qū)示意圖三；

圖5、本發(fā)明超短波電臺頻率分配方法流程圖；

圖6、本發(fā)明超短波電臺頻率分配示例圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出了一種超短波電臺跳頻頻率分配方法，首先利用頻率監(jiān)測設(shè)備等手段收集某一次活動的電臺組網(wǎng)地域中頻率資源的可用情況，形成一個可用的頻率點集，從可用頻率點集中抽取頻點形成幾張頻點完全獨立的頻率表（原始頻率表）；然后根據(jù)收集本次活動的所有超短波電臺子網(wǎng)的信息，形成超短波電臺子網(wǎng)集合，根據(jù)電臺子網(wǎng)的跳頻圖案進(jìn)行分類，不同跳頻圖案的電臺子網(wǎng)需要使用不同的原始頻率表進(jìn)行分配，利用同步正交組網(wǎng)特性，將每一張原始頻率表按照時域復(fù)用的方式擴(kuò)展成多張頻率表；在此基礎(chǔ)上結(jié)合電臺子網(wǎng)的實際工作地理位置來進(jìn)行地域空間的頻率復(fù)用，由此提高超短波電臺的頻率利用率。

為保證本發(fā)明正常工作，需要研發(fā)一套頻率分配軟件，并根據(jù)實際組網(wǎng)情況錄入相應(yīng)的計算參數(shù)，按照本發(fā)明的思路計算分配各電臺子網(wǎng)的工作頻率。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。主要包括如下步驟：

1)設(shè)計開發(fā)頻率分配軟件，將其安裝部署到計算機(jī)終端系統(tǒng)中；

2)在軟件中布設(shè)超短波電臺子網(wǎng)，超短波電臺子網(wǎng)布設(shè)在電子地圖上，由此確定超短波電臺的工作地域；

3)在軟件中設(shè)置禁用頻段、最小頻率點間隔、同步正交組網(wǎng)頻點間隔、超短波電臺工作功率等參數(shù)；

4)根據(jù)最小頻率點間隔和頻點可用原則將30m-300m的頻率端拆分成多個可用的離散頻率點，形成可用離散頻率點集；

5)利用頻點均衡分布原則，將可用離散頻率點集分成x張可用的原始頻率表，x的取值取決于可用離散頻率點的個數(shù)和跳頻表頻率點個數(shù)，x=可用離散頻率點的個數(shù)/跳頻表頻率點個數(shù)；

6)將所有電臺子網(wǎng)按照跳頻圖案進(jìn)行分類，通常情況下，跳頻圖案一般不會超過3種，將跳頻圖案相同的子網(wǎng)放在同一類列表中；

7)結(jié)合實際電臺子網(wǎng)數(shù)量為每一類跳頻圖案的電臺子網(wǎng)分配原始跳頻表，假設(shè)為跳頻圖案a類子網(wǎng)分配6張原始頻率表、為跳頻圖案b類子網(wǎng)分配3張原始頻率表、為跳頻圖案c類子網(wǎng)分配1張原始頻率表；

8)根據(jù)同步正交頻率時域復(fù)用原則，將每一類中的原始頻率表擴(kuò)展成y張?zhí)l表，擴(kuò)展的電臺跳頻表個數(shù)y跟頻率表中頻點規(guī)格個數(shù)和同步正交組網(wǎng)頻點移位間隔（理論上可間隔1個頻點）有關(guān)，y=頻率表中頻點規(guī)格個數(shù)/同步正交組網(wǎng)頻點移位間隔；

9)對每一類型的電臺子網(wǎng)進(jìn)行地域分區(qū)計算，劃分出的不同區(qū)域之間可以進(jìn)行頻率地域空間復(fù)用；

9-1）假設(shè)有10個電臺子網(wǎng)其地域分布情況如圖2所示，將10個電臺子網(wǎng)放入當(dāng)前所有電臺子網(wǎng)列表中，初始狀態(tài)下未分區(qū)電臺子網(wǎng)列表中存放著當(dāng)前所有電臺子網(wǎng)；

9-2）從未分區(qū)電臺子網(wǎng)列表中順序取第一個子網(wǎng)1放入?yún)^(qū)域1子網(wǎng)列表中；

9-3）如圖2所示將區(qū)域1中的子網(wǎng)1與未分區(qū)列表中的所有電臺子網(wǎng)進(jìn)行位置比對查看是否存在干擾，如果存在干擾（距離<干擾距離），則將存在干擾的子網(wǎng)放到同一區(qū)域中；

9-4）如圖3所示通過上一次循環(huán)找出子網(wǎng)1、子網(wǎng)4、子網(wǎng)7存在干擾，則子網(wǎng)1、子網(wǎng)4、子網(wǎng)7都劃分到區(qū)域1，繼續(xù)分別將區(qū)域1中的子網(wǎng)4與未分區(qū)列表中的剩余所有電臺子網(wǎng)進(jìn)行位置比對查看是否存在干擾，如果存在干擾（距離<干擾距離），則將存在干擾的子網(wǎng)放到同一區(qū)域中，繼續(xù)將新查找到的子網(wǎng)與未分區(qū)列表中的子網(wǎng)進(jìn)行比對，直到遍歷所有子網(wǎng)結(jié)束；

9-5）如圖4所示將剩余的未分區(qū)電臺子網(wǎng)2劃入?yún)^(qū)域2，同時利用子網(wǎng)2和未分配電臺子網(wǎng)列表進(jìn)行干擾距離比對，后續(xù)循環(huán)類似。直到最終劃分完成；

10)按照圖5所示方法針對某一個跳頻圖案下的電臺子網(wǎng)進(jìn)行跳頻頻率表分配；

10-1）假設(shè)某一個跳頻圖案下的某一個區(qū)域的電臺子網(wǎng)有7個，可用頻率表只有k=3個，其電臺子網(wǎng)的地域分布關(guān)系如圖6所示；

10-2）首先為電臺子網(wǎng)1（n=1）分配頻率表1（m=1），因為只有一個子網(wǎng)分配頻率，不存在頻率干擾的情況,n=n+1=2；

10-2）為電臺子網(wǎng)2（n=2）分配頻率表1（m=1,每次循環(huán)從1開始），由于電臺子網(wǎng)2與電臺子網(wǎng)1存在相互地域影響，頻率表不能夠重用，且m=1不等于頻率表總數(shù)k=3，m=m+1=2，因此為電臺子網(wǎng)2（n=2）分配頻率表2（m=2）；頻率表2與頻率表1不存在頻率干擾的情況，滿足分配需求,n=n+1=3；

10-3）為電臺子網(wǎng)3(n=3)分配頻率表1（m=1,每次循環(huán)從1開始），由于電臺子網(wǎng)3與電臺子網(wǎng)1存在相互地域影響，頻率表不能夠重用，且m=1不等于頻率表總數(shù)k=3，m=m+1=2，因此為電臺子網(wǎng)3（n=3）分配頻率表2（m=2）；由于電臺子網(wǎng)3與電臺子網(wǎng)2也存在相互地域影響，頻率表不能夠重用，且m=2不等于頻率表總數(shù)k=3，m=m+1=3，因此為電臺子網(wǎng)3（n=3）分配頻率表3（m=3）；電臺子網(wǎng)3與電臺子網(wǎng)1、電臺子網(wǎng)2都不存在干擾，滿足分配需求，n=n+1=4；

10-4）為電臺子網(wǎng)4（n=4）分配頻率表1（m=1），由于電臺子網(wǎng)4與電臺子網(wǎng)1不存在地域重疊，因此可以實現(xiàn)頻率表地域空間復(fù)用，使用頻率表1就滿足需求，n=n+1=5；

10-5）同理為電臺子網(wǎng)5、電臺子網(wǎng)6、電臺子網(wǎng)7分配頻率表；電臺子網(wǎng)5因與電臺子網(wǎng)4存在地域重疊，不能使用頻率表1；電臺子網(wǎng)5因與電臺子網(wǎng)2存在地域重疊，不能使用頻率表2；因此電臺子網(wǎng)5使用頻率3。電臺子網(wǎng)6根據(jù)分配原則使用頻率表1，電臺子網(wǎng)7根據(jù)分配原則使用頻率表2。所有的分配結(jié)果如圖6所示；

11)重復(fù)上述分配方法對其他跳頻圖案分類下的電子子網(wǎng)進(jìn)行頻率分配，直到所有跳頻圖案類型下的所有電臺子網(wǎng)完全分配完成；

12)將計算出的電臺頻率表信息加注到各電臺設(shè)備上，形成電臺跳頻工作頻率參數(shù)。

步驟9)中還包括：本發(fā)明中當(dāng)任何兩個子網(wǎng)的距離在干擾距離（例如20km）內(nèi)，則將兩個子網(wǎng)劃分為同一個區(qū)域，干擾距離考慮功率（天線發(fā)射功率）等因素。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。