第三代短波通信系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)淺析

史亞晨　張國欣　王恒

【摘要】第三代短波通信系統(tǒng)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)是在第二代短波通信系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化為主要特征，利用新思想新理念開發(fā)的新型短波通信系統(tǒng)。它的關(guān)鍵技術(shù)是第三代自動鏈路建立技術(shù)（3G-ALE），本文將重點(diǎn)對第三代短波組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行全面分析。

【關(guān)鍵詞】第三代短波通信系統(tǒng) 技術(shù)特點(diǎn)

前言

短波通信以其不借助有源中繼能夠?qū)崿F(xiàn)超遠(yuǎn)距離通信的特點(diǎn)在軍事通信、應(yīng)急通信領(lǐng)域占據(jù)舉足輕重的地位，但傳輸媒質(zhì)電離層常會受到晝夜、季節(jié)、地理位置和太陽黑子活動的變化，導(dǎo)致傳輸信號質(zhì)量不穩(wěn)定。第三代短波通信系統(tǒng)的應(yīng)用為短波通信提供了可靠的自動鏈路建立技術(shù)，使建鏈成功率和傳輸信息速率大大提高從而能夠容納更多網(wǎng)絡(luò)，傳輸更多數(shù)據(jù)并且減少電離層變化導(dǎo)致的影響，使得短波通信能夠適應(yīng)現(xiàn)代通信對于數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化的發(fā)展趨勢，提升了自主通信能力，在社會發(fā)展中具有較大的現(xiàn)實意義。

一、第三代短波通信系統(tǒng)

美國國防部在1999年制定了第三代短波通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-188-141B，它與第二代短波自動鏈路建立系統(tǒng)相兼容，能夠承載大規(guī)模、快速高質(zhì)量的短波通信。

3G短波通信系統(tǒng)協(xié)議結(jié)構(gòu)類似于無線通信下的分組交換網(wǎng)絡(luò)，主要劃分了四層結(jié)構(gòu)：短波電臺、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、短波高頻網(wǎng)絡(luò)高層。物理層采用8PSK調(diào)制的突發(fā)波形。數(shù)據(jù)鏈路層包含眾多通信協(xié)議，保證相鄰節(jié)點(diǎn)之間以幀為單位進(jìn)行無差錯數(shù)據(jù)傳輸。短波高頻網(wǎng)絡(luò)高層負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)鏈路保持以實現(xiàn)兩個終端之間透明傳送數(shù)據(jù)。

二、3G-ALE技術(shù)特點(diǎn)

第三代短波通信系統(tǒng)采用了許多新技術(shù)，主要是信道分離技術(shù)、高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自適應(yīng)入網(wǎng)控制技術(shù)、頻率優(yōu)選技術(shù)、短波盲區(qū)消除技術(shù)、智能化天線技術(shù)、話音通信單雙工轉(zhuǎn)化技術(shù)等。應(yīng)用這些新技術(shù)，大幅提高了短波組網(wǎng)的性能，使得通信效率提高、數(shù)據(jù)容量增大、抗干擾性增強(qiáng)等。

下面對第三代短波通信系統(tǒng)中的主要通信技術(shù)特點(diǎn)作介紹分析。

（一）信道分離技術(shù)

短波通信系統(tǒng)將呼叫與數(shù)據(jù)流信道相互分離，劃分成業(yè)務(wù)信道和呼叫信道。業(yè)務(wù)信道專門用于通信業(yè)務(wù)，呼叫信道主要用于自動鏈路建立，兼顧傳輸網(wǎng)絡(luò)維護(hù)信息。通過信道分離大大為了提高系統(tǒng)效率，減少呼叫所占用時間。為了使兩者傳輸性能基本一致，要求業(yè)務(wù)信道處于呼叫信道附近，以保證通信的效果[1]。通常使用中，把幾個業(yè)務(wù)信道配合一個通信信道使用，由于它們通信頻率相近，故實際通信效果不會有很大影響，但仍無法排除信道突發(fā)干擾等不可控因素導(dǎo)致的在呼叫信道上可以建鏈，轉(zhuǎn)到業(yè)務(wù)信道上通信效果極差的情況。因此短波通信系統(tǒng)提供了多個業(yè)務(wù)信道從中確定通信質(zhì)量較好的信道作為實際使用的信道，以保證數(shù)據(jù)的成功傳輸。當(dāng)然，信道分離也帶來了一定的系統(tǒng)開銷，這主要表現(xiàn)在一方面使用業(yè)務(wù)信道時要額外確定其傳輸特性，另一方面表現(xiàn)在業(yè)務(wù)信道在傳輸數(shù)據(jù)前也要進(jìn)行信道監(jiān)聽。

（二）高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)

由于電磁環(huán)境影響，短波通信保密性差，易受干擾。傳統(tǒng)2G-ALE短波電臺通信距離短且語音質(zhì)量差，傳輸也是以模擬話音為主。第三代短波通信系統(tǒng)實現(xiàn)了低速數(shù)據(jù)向高速數(shù)據(jù)的跨越式發(fā)展，從而實現(xiàn)短波擴(kuò)頻技術(shù)，提升隱蔽性。3G-ALE短波通信系統(tǒng)采用了8PSK高速突發(fā)傳輸波形，有效對短波通信過程進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩€(wěn)定，并利用差錯控制技術(shù)、自適應(yīng)均衡技術(shù)等豐富技術(shù)手段大大提升了信息傳輸速率，并且擁有一定的電子防御效果有效規(guī)避了電磁的干擾[2]。

（三）自適應(yīng)入網(wǎng)控制技術(shù)

為了保證短波通信的可靠性和穩(wěn)定性，必須要克服變參信道對通信質(zhì)量的影響。短波的傳輸媒介電離層是一種隨著時間、溫度、地理位置、太陽輻射等因素不斷發(fā)生變化的媒介，在通信建立過程中難以約定通信頻率，即使雙方通信系統(tǒng)找到了對方可用頻率窗口，由于尚未建鏈，通信頻率也必須由系統(tǒng)自動約定。自適應(yīng)入網(wǎng)控制技術(shù)通過空域、時域相結(jié)合解決當(dāng)前時段用戶對基站的可用頻率窗口的自動探測與評估。通過各基站對短波用戶的可通頻段內(nèi)發(fā)送救助信息，協(xié)助短波用戶自動選擇高質(zhì)量的救助信息、自動獲得接入所用的通信頻率從而解決變參信道對短波通信的影響。

（四）頻率優(yōu)選技術(shù)

3G-ALE的頻率選擇采用對可用頻率長期預(yù)報、實時探測、頻譜監(jiān)測和經(jīng)驗積累等多種因素綜合分析和計算進(jìn)行頻率優(yōu)選，得出最佳的通信頻率并下發(fā)到各區(qū)域中心站;實際通信中，各區(qū)域中心站可自動感知各類人為和非人為干擾，并將接入用戶的通信情況反饋到網(wǎng)絡(luò)管理中心，供系統(tǒng)重新調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，及時切換頻率有效對抗干擾。

（五）短波盲區(qū)消除技術(shù)

短波的傳播方式主要有天波和地波兩種。以某型軍用短波中等功率電臺配置雙級天線為例，當(dāng)頻率選取合適并且地形起伏變化適中，地波最遠(yuǎn)可傳播30-50公里，而天波一次反射最小也要達(dá)到100公里以上，此時就會在50-100公里這部分天波地波均無法到達(dá)的區(qū)域形成盲區(qū)。這個問題的解決，一方面可選擇無盲區(qū)天線，增大天線的仰角和發(fā)射功率，使天波跳距有效縮短，同時增大地波的傳輸距離減小盲區(qū)。另一方面，通過全國范圍內(nèi)合理布置區(qū)域中心站（包括機(jī)動區(qū)域中心站）的地理分布，結(jié)合頻率管理系統(tǒng)的頻率規(guī)劃和優(yōu)化算法，可保障全國范圍內(nèi)重點(diǎn)保障區(qū)域可被2個以上區(qū)域中心站的短波信號覆蓋，通過網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式，可達(dá)到“以網(wǎng)抗盲”的效果。

三、結(jié)語

短波通信有著通信距離遠(yuǎn)、機(jī)動靈活、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，在軍事通信、應(yīng)急通信領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，但近年來短波通信受到頻率擁擠、 電磁環(huán)境惡化、噪聲干擾等因素嚴(yán)重制約了短波的發(fā)展。隨著第三代短波通信系統(tǒng)的應(yīng)用構(gòu)建了數(shù)字化、綜合化的短波通信網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展潮流，隨著科技的發(fā)展和信技術(shù)的應(yīng)用，短波通信一定會以嶄新的面貌引領(lǐng)信息時代的通信領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳盎.第三代短波自動鏈路建立協(xié)議研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007：32-35.

[2]馬滿倉，韓穎，李紅剛.短波通信的發(fā)展趨勢[J].計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)， 2010，Z1期：7-11.

作者介紹：史亞晨（1991-），男，山西太原人，武警士官學(xué)校短波通信教研室，助教。