短波電臺在應急通信系統(tǒng)中的應用

尹 煉，王 磊，嚴承濤

（中國電子科技網(wǎng)絡信息安全有限公司，四川 成都 610041）

0 引 言

短波通信能夠在復雜電磁環(huán)境下進行可靠通信，在運行過程中基本上不會受到外界網(wǎng)絡樞紐和有源中繼體的影響，保證了通信工作的有效開展。短波通信系統(tǒng)的覆蓋范圍較廣，在實際應用過程中的適應性相對較高。通過對短波電臺在應急通信系統(tǒng)中的應用進行分析和探討，進一步推動短波通信的發(fā)展。

1 基于短波電臺的通信系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構成

短波通常指通信頻率在1.6～30 MHz范圍內(nèi)的電磁波，其自身的工作范圍相對來說較廣，不依賴于衛(wèi)星、基站等中轉站就能實現(xiàn)點與點之間的通信，廣泛用于水利、醫(yī)學以及國防等領域。短波電臺通信系統(tǒng)主要由天線、饋線、天線調(diào)諧器、電臺（收發(fā)信機）以及電源等部分組成，如圖1所示。

圖1 短波電臺通信系統(tǒng)構成

短波電臺系統(tǒng)在實際的應用過程中，要配備交流/直流供電系統(tǒng)，通常使用阻抗為50 Ω的同軸饋線來連接不同的電臺、天線調(diào)諧器以及天線。在具體的短波通信系統(tǒng)中，往往還需要配備數(shù)據(jù)終端來處理業(yè)務數(shù)據(jù)[1-3]。短波發(fā)信機發(fā)射信號前需要先經(jīng)過天線調(diào)諧器，通過改變天線調(diào)諧器的阻抗特性使得電臺和天線相匹配，然后再將電信號傳輸?shù)綄陌l(fā)射天線中，將原本的電信號轉變成為電磁信號后通過電離層反射將信號送到目的工作點。短波電磁波發(fā)射過程如圖2所示。

圖2 短波電磁波發(fā)射過程

1.2 優(yōu)勢分析

超短波通信往往通過超短波電臺實現(xiàn)視距范圍內(nèi)的通信數(shù)據(jù)快速傳輸，可用于保底通信系統(tǒng)和應急通信系統(tǒng)。短波通信系統(tǒng)能夠不借助中轉站來傳播信號，在通信過程中不會受到外界因素對應網(wǎng)絡樞紐和有源中轉地干擾帶來的影響。相較于傳統(tǒng)的中波通信和長波通信而言，短波通信自身的抗毀性和抗干擾能力較強[4]。在突發(fā)事故應急救援工作中，救援現(xiàn)場往往涵蓋很多障礙物，整體通信環(huán)境都會受到影響。而短波通信系統(tǒng)具備良好的繞射能力，能夠繞過地面的障礙物達到良好的應急通信效果。

短波通信系統(tǒng)的建設成本相對來說比較低，搭建對應的通信環(huán)境比較簡單，能夠節(jié)省相關人員搭建的時間，在后續(xù)的設備維護過程中也不需要花費大量的精力和成本[5]。除此之外，短波通信的應用成本較低，在開展對應的應急救援過程中使用此類系統(tǒng)能夠減小地區(qū)經(jīng)濟負擔。隨著短波通信技術的發(fā)展，許多天線生產(chǎn)廠家研制出了短波寬帶天線。相比傳統(tǒng)的窄帶天線，其匹配帶寬更寬，往往能覆蓋整個短波頻段。當對通信信號沒有太高要求的情況下，短波通信系統(tǒng)可以不需要天線調(diào)諧器，進一步簡化了通信系統(tǒng)的構成，降低了使用成本[6]。應急指揮系統(tǒng)構成如圖3所示。

圖3 應急指揮系統(tǒng)構成

2 短波電臺在應急通信系統(tǒng)中的具體應用

2.1 數(shù)據(jù)傳輸

目前，我國的短波通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)業(yè)務經(jīng)過不斷完善和優(yōu)化，推出了2種通信協(xié)議，一種是高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，另一種是低速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議主要用于一些信道質(zhì)量較好的地區(qū)，其自身的抗毀性和抗干擾能力較差，在通信環(huán)境較差的地區(qū)很可能出現(xiàn)信號無法傳輸?shù)那闆r[7]。而低速信號傳輸協(xié)議可以用于一些環(huán)境較差的地區(qū)，雖然信號傳輸速度較慢，但其自身的抗毀性和抗干擾能力較強。隨著通信技術的不斷發(fā)展，為了使短波通信系統(tǒng)在應急通信系統(tǒng)中得到更好的使用，2種傳輸協(xié)議都在不斷發(fā)展，高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中可以加入數(shù)字調(diào)頻技術，而低速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中則可以加入自動鏈路技術，從而顯著提升短波通信的抗連續(xù)波能力和抗突發(fā)干擾能力，有效提高了通信質(zhì)量，以此來有效滿足應急通信的要求[8,9]。

2.2 實時信道估值

短波信道在實際應用過程中可能會出現(xiàn)大幅的波動，利用此類信道進行數(shù)據(jù)通信時，若是無法對信道波動進行分析和控制，那么將很難保證通信的穩(wěn)定性，從而降低通信質(zhì)量[10]。隨著科學技術的發(fā)展，短波信道分析系統(tǒng)的實現(xiàn)方式也呈現(xiàn)出多樣化，有的通過分時控制單通道短波電臺進行實時檢測，有的通過雙通道短波電臺進行實時檢測。為了將可用信道和不可用信道區(qū)分管理，需要設計高效的頻管系統(tǒng)。短波通信過程中，需要科學地對短波實時信道質(zhì)量進行控制、評估和篩選，從而提高通信穩(wěn)定性。借助實時信道分析系統(tǒng)實現(xiàn)大范圍動態(tài)化的鏈路質(zhì)量評分和系統(tǒng)化短波信道質(zhì)量評估，所需花費的成本相對較低[11]。短波信道分析系統(tǒng)連接框架如圖4所示。

圖4 短波信道分析系統(tǒng)連接框架

3 結 論

在當前社會快速發(fā)展的過程中，短波電臺作為應急通信系統(tǒng)中的重要組成部分，對于保障應急通信起著至關重要的作用。隨著通信技術的不斷發(fā)展，短波電臺通信技術得到了很大的提高，逐步形成了自適應通信技術、抗干擾通信技術等。21世紀以來，世界各國都在研制高性能短波通信設備，其通信穩(wěn)定性、可靠性、通信速率以及通信質(zhì)量都達到了新水平。