海洋超短波聯(lián)合超視距通信技術(shù)分析

彭義東

摘 ? 要：文章基于南海海上應用時產(chǎn)生的通信需求，細致分析流星余跡突發(fā)、Es層以及對流層多模共鏈聯(lián)合超視距通信技術(shù)實施的可行性，并進行深入闡述，介紹該項技術(shù)的基本情況，包括功能特點、組成部分以及主要流程，并提出了一些技術(shù)實施要點，為更好發(fā)揮該項技術(shù)的優(yōu)勢和作用、提升通信水平提供良好借鑒和參考。

關鍵詞：超短波;聯(lián)合超視距通信技術(shù);通信能力

超短波聯(lián)合超視距通信系統(tǒng)，兼具流星余跡、Es層信道資源、對流層散射方面的應用優(yōu)勢，是現(xiàn)階段流星余跡通信設備方面的波形擴展設備，同時，能夠起到良好的能力提升作用。超短波聯(lián)合超視距通信系統(tǒng)所使用的信道模式，能夠在同一個鏈路體系下，實現(xiàn)目標彎管傳輸，這一良好物理機制在整個通信系統(tǒng)的運行和發(fā)展過程中起到積極作用。

1 ? ?通信技術(shù)設計可行性

在地球表面20 km高度范圍以內(nèi)的對流層之中，存在著大氣波導超折射、不均勻體湍流散射現(xiàn)象以及不規(guī)則層反射方面的現(xiàn)象。而在地球上空80～120 km高度范圍內(nèi)，有流星余跡的突發(fā)情況，在電離層E層的偶發(fā)高電子密度層Es層，這些介質(zhì)會導致甚高頻（Very High Frequency，VHF）電波實現(xiàn)彎管傳輸。從這一特點入手，如果將寬波束天線應用在VHF通信系統(tǒng)之中，用于收發(fā)天線的空中交匯區(qū)將能夠針對電離層E層高度和對流層進行充分有效的切割，并在流星余跡突發(fā)、Es層以及對流層多模共鏈聯(lián)合超視距情況下，達到通信的目的，由此來看，其創(chuàng)新了遠程超視距非實時通信活動的實施方式。

2 ? ?通信技術(shù)基本情況

2.1 ?功能特點

流星余跡突發(fā)、Es層以及對流層多模共鏈聯(lián)合超視距通信技術(shù)，以流星余跡突發(fā)設備為基礎，屬于通用硬件平臺，是流星余跡通信設備的波形擴展，更是重要的能力提升設備，可以針對長持續(xù)、自動識別突發(fā)這兩種信道模式進行全自動識別。在該通信技術(shù)運用中，積極選擇合適的波形通信軟件，并在信道條件的基礎上實現(xiàn)速率智能可變、動態(tài)調(diào)整業(yè)務方面的連續(xù)通信，相比較于流星余跡突發(fā)單純的設備應用情況，能夠?qū)崿F(xiàn)多種服務功能的良好拓展，如從單波形向著雙波形轉(zhuǎn)變，由單業(yè)務向著多業(yè)務方向轉(zhuǎn)變，由剛性保底服務朝著彈性多功能增值服務方向轉(zhuǎn)變，以及信息的實際吞吐量都得到了顯著的增加。

2.2 ?組成部分

流星余跡突發(fā)、Es層以及對流層多模共鏈聯(lián)合超視距通信技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建過程中，主要采用兩個端站，這兩個端站設備之間保持著同等的組成部分，將一個端站事先設定為主站，并將另一個設定為從站，再通過點對點、輪時雙工通信的方式，可以起到良好的工作效果。實際設計單端站的過程中，主要是包含了業(yè)務及監(jiān)控終端、基帶處理單元、調(diào)制解調(diào)單元、收發(fā)信機單元等部分，具體組成如圖1所示。

2.3 ?通信環(huán)節(jié)實施流程

流星余跡突發(fā)、Es層以及對流層多模共鏈聯(lián)合超視距通信技術(shù)系統(tǒng)在實際運行過程中，需要按照一定的作業(yè)流程進行，包含4個主要環(huán)節(jié)，在鏈路傳輸控制軟件的作用下，可以起到良好的運行效果。

第一階段為VHF超視距突發(fā)信道探測階段，目的在于觀測是否存在提供通信作用的信道。

第二階段是流星余跡突發(fā)自適應變速率通信或者VHF超視距突發(fā)信道識別階段，運行過程中的重點為實現(xiàn)文電數(shù)據(jù)的輪時雙工通信目標，其自適應變速率保持在4～64 kbps，并且還要針對現(xiàn)行的信道模式加以細致觀察和識別，看其是否為Es層以及對流層的長持續(xù)信道。

第三階段是Es層以及對流層初始速率方面的通信階段，為科學、有效地開展通信活動提供重要的前提支撐。這種通用形式下的通信模式，初始速率為4 kbps，可以為文電數(shù)據(jù)輪時雙工通信和隨按即說（Push to Talk，PTT）類型的話音半雙工通信提供重要支撐。同時，這一階段還能夠針對30 s內(nèi)的信道統(tǒng)計特性進行充分檢測，良好地評估速率值的狀態(tài)，看其是否和當前的信道特性保持著較高的匹配度。

第四階段是Es層、對流層自適應變速率通信的階段。經(jīng)過前幾個階段，尤其是第三階段的運行，可以正式開展通信活動。其支持的傳輸速率保持在4～256 kbps范圍之內(nèi)，可以提供的業(yè)務內(nèi)容類型也較為豐富，包插數(shù)據(jù)、撥號語音、PTT話音以及低速動圖等，實現(xiàn)輪時雙工通信。通信活動實時開展環(huán)節(jié)中，如果無法尋找到有效的可用信道，伺機連續(xù)發(fā)生中斷，整個技術(shù)系統(tǒng)將會自動轉(zhuǎn)向到第一階段之中，再次開展循環(huán)[1]通信技術(shù)系統(tǒng)實施流程如圖2所示。

3 ? ?技術(shù)要點

為提升整個技術(shù)系統(tǒng)的應用優(yōu)勢和作用，需要高度重視各項環(huán)節(jié)，采用系統(tǒng)化的關鍵技術(shù)手段開展建設活動，提升總體建設水平。

3.1 ?信道設計

3.1.1 ?實時探測

系統(tǒng)開始運行后，處在第一階段工作狀態(tài)中，主站可以直接發(fā)送探測幀，從站則處在等待接收的狀態(tài)，在測定實際探測幀類型時，需要向主站發(fā)送一定信號，即為應答幀，告訴對方這里存在著可供通信的信道。主站再次接收到一定應答幀后，系統(tǒng)運行狀態(tài)將會轉(zhuǎn)到第二階段之中。當主站沒有順利接收到應答幀的時候，需要再次發(fā)送一定的探測幀，直到收到為止。

3.1.2 ?識別模式

科學、準確識別好VHF突發(fā)信道，需要高度重視通信信道的實際持續(xù)時間情況，以此作為重要的衡量依據(jù)，可以起到良好效果。通常情況下，流星余跡會持續(xù)在零點幾秒到幾秒之間，對于Es層和對流層來說，這些方面的信道持續(xù)時間會處在幾秒鐘到幾小時之間，不具備穩(wěn)定性，但要比流星余跡所持續(xù)的時間長[2]。

3.1.3 ?估計速率

從VHF信道特性所得到的實時檢測結(jié)果入手，充分結(jié)合整個通信技術(shù)系統(tǒng)方面的運行質(zhì)量，開展綜合性的評估工作，得到最佳的速率，為自適應業(yè)務的后續(xù)運行提供重要支持，包含自適應業(yè)務的接入處理工作、重復使用信道統(tǒng)計工作和選取好速率自適應調(diào)制解調(diào)波形。通信技術(shù)系統(tǒng)運行的第三階段和第四階段中，想要準確反映出歸一化平均信噪比，也就是值電平變化和站址基噪環(huán)境方面所得到的信噪比，需要開展一定時間范圍的考察工作，做好周期性的實時統(tǒng)計工作。結(jié)合速率自適應策略的實施情況，也能夠為設定好適當?shù)乃俾侍峁┝己们疤釛l件[3]。

3.2 ?自適應業(yè)務接入

傳輸帶寬處在可變的條件下，按照信道狀態(tài)的實際變化情況，基帶處理單元可以結(jié)合其帶寬要求，推進帶寬動態(tài)分配活動的順利開展，其中需要注重按照自適應業(yè)務接入情況、信道統(tǒng)計復用策略的要求，實現(xiàn)多種業(yè)務之間的科學性分配，促進對話音、低速動圖業(yè)務保持著良好運行效果。針對自適應業(yè)務進行合理設計，保證信道統(tǒng)計復用活動的順利開展，需要高度重視現(xiàn)階段信道應用的實際狀態(tài)情況，考量到用戶的業(yè)務接入需求，憑借信道條件的實際狀況確定好可接入業(yè)務的具體種類，設定好不同業(yè)務實際可以占用的帶寬，實現(xiàn)充分利用帶寬資源的目標。

4 ? ?結(jié)語

流星余跡突發(fā)、Es層以及對流層多模共鏈聯(lián)合超視距通信技術(shù)，在當前多個領域的通信工作中都發(fā)揮著積極作用，對于推進南海海上應用活動的順利實施具有積極意義。結(jié)合通信技術(shù)的實際應用需求，開展全方位的技術(shù)設計工作，將能夠起到良好的效果，更大限度地提升通信活動的整體水平。

[參考文獻]

[1]周艷.一種海上超短波超視距通信裝置.中國：CN201610565926.4[P].2016.

[2]任香凝，王偉，龐博.超短波聯(lián)合超視距通信技術(shù)研究[J].無線電通信技術(shù)，2013（4）：18-21.

[3]孫兵兵.超短波跳頻通信系統(tǒng)關鍵技術(shù)的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2017.