人防短波數(shù)據(jù)通信現(xiàn)狀與發(fā)展

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)用在國內(nèi)外廣泛使用了幾十年，小到人們手的短波收音機，大到噴氣式戰(zhàn)斗機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，并且對天氣、季節(jié)、時間因素的改變極為敏感，有時三分鐘前通信一切正常，而三分鐘以后卻信號全無，通信困難。盡管如此，短波通信的應(yīng)用依然沒有被淘汰，反而在一些關(guān)鍵領(lǐng)域仍然堅持利用短波通信來完成專門的某個應(yīng)用目的。比如在世界軍隊通信、民防、救災(zāi)等領(lǐng)域。而原因就是短波通信有著得天獨厚的距離優(yōu)勢、抗毀優(yōu)勢和機動優(yōu)勢，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，在所有無線基站、光纜被徹底毀壞以后，短波電臺僅僅依靠電就可以發(fā)送無線電波，將信號傳送至幾百甚至上千公里以外。正是因為這一巨大的優(yōu)勢，世界各國的依然普遍重視短波技術(shù)的發(fā)展，短波不但沒有消失被淘汰，反而還在快速發(fā)展。在我國的國防軍事和地震應(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布局，不斷深挖短波通信的擴展應(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)通信的傳輸速率簡直微不足道的，一方面是因為短波頻率一般就是較低，頻率低攜帶數(shù)據(jù)能力弱，短波數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H最高速率可能還不到115200bit/s;并且短波信號在傳輸當(dāng)中可能因為各種不穩(wěn)定因素隨時傳輸中斷;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？這是因為短波數(shù)傳通信可以僅僅使用兩部短波電臺就能實現(xiàn)幾百公里甚至上千公里的數(shù)據(jù)傳輸;所以近年來短波數(shù)傳技術(shù)作為相對可靠的保底通信技術(shù)在不斷發(fā)展進步，短波通信的這個特性對于戰(zhàn)爭、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，各地人民防空機構(gòu)都配備了一定數(shù)量的短波通信設(shè)備，從原來的第一代短波電臺到先如今第三代軍用短波電臺。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)備簡單，造價低廉，使用靈活機動，堅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期運用在人民防空無線通信。

對于人防來說短波通信目前的應(yīng)用手段主要有兩種：一種是語音通信，另一種是數(shù)據(jù)通信;在早期的人民防空應(yīng)用領(lǐng)域，短波電臺運用主要是語音通信，利用短波電臺的可靠語音通信能力，保證在任何時間任何地點快速搭建短波通信網(wǎng)，隨時接受上級下達的語音指令。而近年來，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，可以傳輸各種報文，文件信息。這更加使得短波通信成為了人防無線無線通信系統(tǒng)中一個重要的手段。一旦戰(zhàn)爭或者災(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年開始就配備多臺第二代12 5w短波電臺，2009年開始配備使用短波數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，采用的德國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)字信號處理系統(tǒng)，為SCS PTC-IIex實現(xiàn)高速數(shù)傳提供了強勁的動力，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)（開啟ROBUST模式可以工作在-20dB），那意味著短波信號在較差的情況下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;在平時訓(xùn)練和實戰(zhàn)演練中杭州市人防使用短波數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與上級部門以及區(qū)縣人防進行報文交換，簡單TXT文件傳輸，總體具有比較好的執(zhí)行效率;但是在具體實際使用中我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)在傳輸20K以上文件時仍然存在傳輸中斷，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例如;jpg文件時，會花上很長的時間，在實戰(zhàn)時不具有太高的使用價值。

2015年后杭州市人防裝備了軍用第三代125w短波電臺后，利用第三代軍用電臺中ALE功能和自適應(yīng)通信技術(shù)功能實現(xiàn)了多臺電臺建鏈的操作;我們在已經(jīng)建立短波電臺通信鏈環(huán)中進行多個節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，靈活實現(xiàn)了單點數(shù)據(jù)傳輸和廣播數(shù)據(jù)傳輸。配合全新數(shù)傳軟件斷點續(xù)傳功能，能夠大大改善因為短波信號不穩(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方面：短波語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音通信信號良好的基礎(chǔ)上。而目前電磁環(huán)境越來越糟糕的環(huán)境下，城市的快速發(fā)展是無線電波的傳輸充滿了不確定性，各類建筑設(shè)施對無線電波的吸收、不同頻率多個無線電波的干擾等。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，即使花上很長時間，仍然無法在多個短波電臺完成建鏈語音通信，更談不上實現(xiàn)短波數(shù)據(jù)通信了。所以，我們必須把如何實現(xiàn)短波電臺的溝通聯(lián)絡(luò)作為首要問題。

而在不斷的訓(xùn)練實踐摸索中，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)練過程中調(diào)整、總結(jié)不同時段、不同地點的最佳通信頻點，建立短波通信頻率表，構(gòu)建長期有效的通信聯(lián)絡(luò)機制。

（2）使用電臺頻率自適應(yīng)功能。此功能采用微處理機控制技術(shù)，使短波通信機實現(xiàn)自動頻率選擇、自動信道存儲、自動天線調(diào)諧，能實時選擇出當(dāng)時當(dāng)?shù)刈罴训亩滩ㄍㄐ判诺溃喕巳斯みx頻的復(fù)雜操作。但需要指出的是，自動選頻是在事先預(yù)置的一組頻點中選擇最佳可用頻率，如預(yù)置頻點不當(dāng)，也無法從中選出合適的頻率。因此，我們也要在長期積累通信經(jīng)驗的基礎(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)通信的未來發(fā)展趨勢

3.1 帶有自主選頻技術(shù)短波電臺的運用

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)的芯片不斷問世;這也將為未來的人防短波通信的發(fā)展帶來革命性的改變。目前，一種基于先進的認知無線電技術(shù)設(shè)計，以用戶使用體驗為中心的短波電臺。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，通信雙方無需約定頻率、無需額外勤務(wù)信道，只要開機、輸入對方的地址進行呼叫，電臺即可自主優(yōu)選可用頻率，為用戶建立通信“信息通道”。在未建鏈情況下，也可采用類似手機的“微信”方式實現(xiàn)語音、報文發(fā)送、態(tài)勢監(jiān)控。我們稱之短波電臺自主選頻技術(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)傳的運用

采用并行體制短波調(diào)制解調(diào)技術(shù)的短波電臺，和原有的短波信號的調(diào)制解器技術(shù)相比，有著很大的改進。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。同時它把高速數(shù)據(jù)通過串/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行高速數(shù)據(jù)傳輸。國外已經(jīng)實現(xiàn)利用短波正交頻分復(fù)用技術(shù)在3KHz帶寬上實現(xiàn)9.6Kbps速率的傳輸，這對短波數(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，它將給人防短波通信帶來更快速傳輸速度，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，它能夠為提高人民防空應(yīng)急通信保障能力增加有力的砝碼。

參考文獻

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