屠鍇

摘要 本文介紹了短波數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)狀，特別是在人民防空領(lǐng)域在運(yùn)用，探討了目前人防短波數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的狀況，指出現(xiàn)今短波數(shù)據(jù)傳輸在人防短波通信中的使用瓶頸所在，以及短波數(shù)據(jù)傳輸將來(lái)應(yīng)用展望。

【關(guān)鍵詞】短波數(shù)據(jù)通信 短波自主選頻技術(shù)正交頻分復(fù)用 人民防空 人防短波數(shù)據(jù)通信OFDM

1 短波通信發(fā)展現(xiàn)狀

短波作為一種傳統(tǒng)的通信手段，短波的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外廣泛使用了幾十年，小到人們手的短波收音機(jī)，大到噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的通信都有著不同的應(yīng)用。盡管短波通信穩(wěn)定性較差，通信背景噪音大，并且對(duì)天氣、季節(jié)、時(shí)間因素的改變極為敏感，有時(shí)三分鐘前通信一切正常，而三分鐘以后卻信號(hào)全無(wú)，通信困難。盡管如此，短波通信的應(yīng)用依然沒(méi)有被淘汰，反而在一些關(guān)鍵領(lǐng)域仍然堅(jiān)持利用短波通信來(lái)完成專門的某個(gè)應(yīng)用目的。比如在世界軍隊(duì)通信、民防、救災(zāi)等領(lǐng)域。而原因就是短波通信有著得天獨(dú)厚的距離優(yōu)勢(shì)、抗毀優(yōu)勢(shì)和機(jī)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，要知道汶川地震發(fā)生后，最先與外界構(gòu)建通信的設(shè)備就是短波電臺(tái)，在所有無(wú)線基站、光纜被徹底毀壞以后，短波電臺(tái)僅僅依靠電就可以發(fā)送無(wú)線電波，將信號(hào)傳送至幾百甚至上千公里以外。正是因?yàn)檫@一巨大的優(yōu)勢(shì)，世界各國(guó)的依然普遍重視短波技術(shù)的發(fā)展，短波不但沒(méi)有消失被淘汰，反而還在快速發(fā)展。在我國(guó)的國(guó)防軍事和地震應(yīng)急救災(zāi)等重要部門的通信，短波通信已經(jīng)被作為一種保底通信手段重點(diǎn)布局，不斷深挖短波通信的擴(kuò)展應(yīng)用，例如短波數(shù)據(jù)通信。

與4G LTE技術(shù)通信、WIFI等動(dòng)輒幾十兆的高帶寬高速率通信相比，短波數(shù)據(jù)通信的傳輸速率簡(jiǎn)直微不足道的，一方面是因?yàn)槎滩l率一般就是較低，頻率低攜帶數(shù)據(jù)能力弱，短波數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際最高速率可能還不到115200bit/s;并且短波信號(hào)在傳輸當(dāng)中可能因?yàn)楦鞣N不穩(wěn)定因素隨時(shí)傳輸中斷;盡管如此，但是我們?nèi)稳焕^續(xù)使用短波數(shù)據(jù)傳輸這一功能。這是為何呢？這是因?yàn)槎滩〝?shù)傳通信可以僅僅使用兩部短波電臺(tái)就能實(shí)現(xiàn)幾百公里甚至上千公里的數(shù)據(jù)傳輸;所以近年來(lái)短波數(shù)傳技術(shù)作為相對(duì)可靠的保底通信技術(shù)在不斷發(fā)展進(jìn)步，短波通信的這個(gè)特性對(duì)于戰(zhàn)爭(zhēng)、應(yīng)急狀態(tài)下的通信聯(lián)絡(luò)的重要性可想而知。

2 人防短波數(shù)據(jù)通信發(fā)展現(xiàn)狀

短波通信在全國(guó)人防通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已有幾十年的歷史了，各地人民防空機(jī)構(gòu)都配備了一定數(shù)量的短波通信設(shè)備，從原來(lái)的第一代短波電臺(tái)到先如今第三代軍用短波電臺(tái)。盡管隨著各種人防通信手段豐富，光纖通信、微波通信、集群通信等都己在人防應(yīng)用廣泛，但是短波通信仍然以其設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，使用靈活機(jī)動(dòng)，堅(jiān)固耐用成為人防多種通信手段中最基本的一種，短波通信已經(jīng)作為一種保底通信手段長(zhǎng)期運(yùn)用在人民防空無(wú)線通信。

對(duì)于人防來(lái)說(shuō)短波通信目前的應(yīng)用手段主要有兩種：一種是語(yǔ)音通信，另一種是數(shù)據(jù)通信;在早期的人民防空應(yīng)用領(lǐng)域，短波電臺(tái)運(yùn)用主要是語(yǔ)音通信，利用短波電臺(tái)的可靠語(yǔ)音通信能力，保證在任何時(shí)間任何地點(diǎn)快速搭建短波通信網(wǎng)，隨時(shí)接受上級(jí)下達(dá)的語(yǔ)音指令。而近年來(lái)，隨著人防通信手段的發(fā)展和豐富，人防通信早在若干年前就已經(jīng)具備了短波數(shù)據(jù)通信能力，利用短波調(diào)制解調(diào)器，可以傳輸各種報(bào)文，文件信息。這更加使得短波通信成為了人防無(wú)線無(wú)線通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的手段。一旦戰(zhàn)爭(zhēng)或者災(zāi)害發(fā)生，光纖通信，衛(wèi)星通信手段都喪失的情況下，短波通信特別是短波數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信將發(fā)揮它的巨大且不可或缺的作用。

杭州市人防早在2004年開(kāi)始就配備多臺(tái)第二代12 5w短波電臺(tái)，2009年開(kāi)始配備使用短波數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，采用的德國(guó)SCS PTC-IIex短波數(shù)傳設(shè)備，核心單元采用了摩托羅拉高性能68系列CPU和高速DSP數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，為SCS PTC-IIex實(shí)現(xiàn)高速數(shù)傳提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力，加上PACTOR優(yōu)越的技術(shù)造就了PTC-IIex在短波段較好的表現(xiàn)。在信噪比為-18dB仍然能維持連接傳輸數(shù)據(jù)（開(kāi)啟ROBUST模式可以工作在-20dB），那意味著短波信號(hào)在較差的情況下PTC-IIex數(shù)傳還能具有一定傳送數(shù)據(jù)能力。數(shù)傳內(nèi)置19200波特率的PACKETMODEM（AX.25）為VHF/UHF提供高速數(shù)據(jù)傳輸;在平時(shí)訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)演練中杭州市人防使用短波數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與上級(jí)部門以及區(qū)縣人防進(jìn)行報(bào)文交換，簡(jiǎn)單TXT文件傳輸，總體具有比較好的執(zhí)行效率;但是在具體實(shí)際使用中我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)在傳輸20K以上文件時(shí)仍然存在傳輸中斷，傳輸未響應(yīng)等情況，特別是在較復(fù)雜編碼方式的文件時(shí)例如;jpg文件時(shí)，會(huì)花上很長(zhǎng)的時(shí)間，在實(shí)戰(zhàn)時(shí)不具有太高的使用價(jià)值。

2015年后杭州市人防裝備了軍用第三代125w短波電臺(tái)后，利用第三代軍用電臺(tái)中ALE功能和自適應(yīng)通信技術(shù)功能實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)電臺(tái)建鏈的操作;我們?cè)谝呀?jīng)建立短波電臺(tái)通信鏈環(huán)中進(jìn)行多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，靈活實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸和廣播數(shù)據(jù)傳輸。配合全新數(shù)傳軟件斷點(diǎn)續(xù)傳功能，能夠大大改善因?yàn)槎滩ㄐ盘?hào)不穩(wěn)定導(dǎo)致的短波數(shù)據(jù)傳輸失敗的情況。

因此，根據(jù)實(shí)際使用情況分析造成目前人防短波數(shù)據(jù)通信效率因素主要有兩個(gè)方面：短波語(yǔ)音通信快速溝通能力和通話質(zhì)量。

任何一次成功的短波數(shù)據(jù)通信必須建立在短波語(yǔ)音通信信號(hào)良好的基礎(chǔ)上。而目前電磁環(huán)境越來(lái)越糟糕的環(huán)境下，城市的快速發(fā)展是無(wú)線電波的傳輸充滿了不確定性，各類建筑設(shè)施對(duì)無(wú)線電波的吸收、不同頻率多個(gè)無(wú)線電波的干擾等。這些存在新情況導(dǎo)致了即使在ALE和自適應(yīng)通信模式下，即使花上很長(zhǎng)時(shí)間，仍然無(wú)法在多個(gè)短波電臺(tái)完成建鏈語(yǔ)音通信，更談不上實(shí)現(xiàn)短波數(shù)據(jù)通信了。所以，我們必須把如何實(shí)現(xiàn)短波電臺(tái)的溝通聯(lián)絡(luò)作為首要問(wèn)題。

而在不斷的訓(xùn)練實(shí)踐摸索中，我們也總結(jié)發(fā)現(xiàn)了一定的方法和規(guī)律：

（1）建立短波通信頻率表。事先約定通信頻率，并在日常訓(xùn)練過(guò)程中調(diào)整、總結(jié)不同時(shí)段、不同地點(diǎn)的最佳通信頻點(diǎn)，建立短波通信頻率表，構(gòu)建長(zhǎng)期有效的通信聯(lián)絡(luò)機(jī)制。

（2）使用電臺(tái)頻率自適應(yīng)功能。此功能采用微處理機(jī)控制技術(shù)，使短波通信機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頻率選擇、自動(dòng)信道存儲(chǔ)、自動(dòng)天線調(diào)諧，能實(shí)時(shí)選擇出當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)刈罴训亩滩ㄍㄐ判诺?，?jiǎn)化了人工選頻的復(fù)雜操作。但需要指出的是，自動(dòng)選頻是在事先預(yù)置的一組頻點(diǎn)中選擇最佳可用頻率，如預(yù)置頻點(diǎn)不當(dāng)，也無(wú)法從中選出合適的頻率。因此，我們也要在長(zhǎng)期積累通信經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，合理配置不同環(huán)境下的頻率組，以便找到通信的最佳頻率。

3 人防短波數(shù)據(jù)通信的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 帶有自主選頻技術(shù)短波電臺(tái)的運(yùn)用

隨著目前人工智能芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，帶有AI技術(shù)的芯片不斷問(wèn)世;這也將為未來(lái)的人防短波通信的發(fā)展帶來(lái)革命性的改變。目前，一種基于先進(jìn)的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)設(shè)計(jì)，以用戶使用體驗(yàn)為中心的短波電臺(tái)。不依賴頻率規(guī)劃、聯(lián)絡(luò)文件和操作人員的業(yè)務(wù)能力，通信雙方無(wú)需約定頻率、無(wú)需額外勤務(wù)信道，只要開(kāi)機(jī)、輸入對(duì)方的地址進(jìn)行呼叫，電臺(tái)即可自主優(yōu)選可用頻率，為用戶建立通信“信息通道”。在未建鏈情況下，也可采用類似手機(jī)的“微信”方式實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、報(bào)文發(fā)送、態(tài)勢(shì)監(jiān)控。我們稱之短波電臺(tái)自主選頻技術(shù)。

3.2 新一代并行體質(zhì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)在短波數(shù)傳的運(yùn)用

采用并行體制短波調(diào)制解調(diào)技術(shù)的短波電臺(tái)，和原有的短波信號(hào)的調(diào)制解器技術(shù)相比，有著很大的改進(jìn)。主要是使用了OFDM正交頻分復(fù)用這一技術(shù)，由于各子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜互相重疊，可以最大限度地利用頻率資源。同時(shí)它把高速數(shù)據(jù)通過(guò)串/并轉(zhuǎn)換，將頻率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)換為平衰落信道，從而具有良好的抗噪聲、抗多徑干擾的能力，適于在短波頻率選擇性衰落信道中進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用短波正交頻分復(fù)用技術(shù)在3KHz帶寬上實(shí)現(xiàn)9.6Kbps速率的傳輸，這對(duì)短波數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捥嵘峁┝丝赡苄浴?/p>

所以將自主選頻技術(shù)和并行技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)用于人防短波數(shù)傳通信，將是人防短波數(shù)據(jù)通信的發(fā)展趨勢(shì)，它將給人防短波通信帶來(lái)更快速傳輸速度，更好的數(shù)據(jù)傳輸效率，從而大大提高短波數(shù)據(jù)通信效率，它能夠?yàn)樘岣呷嗣穹揽諔?yīng)急通信保障能力增加有力的砝碼。

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