人防短波數據通信現狀與發展

屠鍇

摘要 本文介紹了短波數據通信的現狀，特別是在人民防空領域在運用，探討了目前人防短波數據通信應用的狀況，指出現今短波數據傳輸在人防短波通信中的使用瓶頸所在，以及短波數據傳輸將來應用展望。

【關鍵詞】短波數據通信 短波自主選頻技術正交頻分復用 人民防空 人防短波數據通信OFDM

1 短波通信發展現狀

短波作為一種傳統的通信手段，短波的應用在國內外廣泛使用了幾十年，小到人們手的短波收音機，大到噴氣式戰斗機的通信都有著不同的應用。盡管短波通信穩定性較差，通信背景噪音大，并且對天氣、季節、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，短波通信的應用依然沒有被淘汰，反而在一些關鍵領域仍然堅持利用短波通信來完成專門的某個應用目的。比如在世界軍隊通信、民防、救災等領域。而原因就是短波通信有著得天獨厚的距離優勢、抗毀優勢和機動優勢，要知道汶川地震發生后，最先與外界構建通信的設備就是短波電臺，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勢，世界各國的依然普遍重視短波技術的發展，短波不但沒有消失被淘汰，反而還在快速發展。在我國的國防軍事和地震應急救災等重要部門的通信，短波通信已經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用，例如短波數據通信。

與4G LTE技術通信、WIFI等動輒幾十兆的高帶寬高速率通信相比，短波數據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，頻率低攜帶數據能力弱，短波數據傳輸的實際最高速率可能還不到115200bit/s;并且短波信號在傳輸當中可能因為各種不穩定因素隨時傳輸中斷;盡管如此，但是我們任然繼續使用短波數據傳輸這一功能。這是為何呢？這是因為短波數傳通信可以僅僅使用兩部短波電臺就能實現幾百公里甚至上千公里的數據傳輸;所以近年來短波數傳技術作為相對可靠的保底通信技術在不斷發展進步，短波通信的這個特性對于戰爭、應急狀態下的通信聯絡的重要性可想而知。

2 人防短波數據通信發展現狀

短波通信在全國人防通信系統中的應用已有幾十年的歷史了，各地人民防空機構都配備了一定數量的短波通信設備，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用廣泛，但是短波通信仍然以其設備簡單，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用手段主要有兩種：一種是語音通信，另一種是數據通信;在早期的人民防空應用領域，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，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展和豐富，人防通信早在若干年前就已經具備了短波數據通信能力，利用短波調制解調器，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中一個重要的手段。一旦戰爭或者災害發生，光纖通信，衛星通信手段都喪失的情況下，短波通信特別是短波數據數據通信將發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據傳輸設備，采用的德國SCS PTC-IIex短波數傳設備，核心單元采用了摩托羅拉高性能68系列CPU和高速DSP數字信號處理系統，為SCS PTC-IIex實現高速數傳提供了強勁的動力，加上PACTOR優越的技術造就了PTC-IIex在短波段較好的表現。在信噪比為-18dB仍然能維持連接傳輸數據（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數傳還能具有一定傳送數據能力。數傳內置19200波特率的PACKETMODEM（AX.25）為VHF/UHF提供高速數據傳輸;在平時訓練和實戰演練中杭州市人防使用短波數據傳輸設備與上級部門以及區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行效率;但是在具體實際使用中我們仍然發現在傳輸20K以上文件時仍然存在傳輸中斷，傳輸未響應等情況，特別是在較復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功能和自適應通信技術功能實現了多臺電臺建鏈的操作;我們在已經建立短波電臺通信鏈環中進行多個節點的數據傳輸應用，靈活實現了單點數據傳輸和廣播數據傳輸。配合全新數傳軟件斷點續傳功能，能夠大大改善因為短波信號不穩定導致的短波數據傳輸失敗的情況。

因此，根據實際使用情況分析造成目前人防短波數據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量。

任何一次成功的短波數據通信必須建立在短波語音通信信號良好的基礎上。而目前電磁環境越來越糟糕的環境下，城市的快速發展是無線電波的傳輸充滿了不確定性，各類建筑設施對無線電波的吸收、不同頻率多個無線電波的干擾等。這些存在新情況導致了即使在ALE和自適應通信模式下，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，更談不上實現短波數據通信了。所以，我們必須把如何實現短波電臺的溝通聯絡作為首要問題。

而在不斷的訓練實踐摸索中，我們也總結發現了一定的方法和規律：

（1）建立短波通信頻率表。事先約定通信頻率，并在日常訓練過程中調整、總結不同時段、不同地點的最佳通信頻點，建立短波通信頻率表，構建長期有效的通信聯絡機制。

（2）使用電臺頻率自適應功能。此功能采用微處理機控制技術，使短波通信機實現自動頻率選擇、自動信道存儲、自動天線調諧，能實時選擇出當時當地最佳的短波通信信道，簡化了人工選頻的復雜操作。但需要指出的是，自動選頻是在事先預置的一組頻點中選擇最佳可用頻率，如預置頻點不當，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驗的基礎上，合理配置不同環境下的頻率組，以便找到通信的最佳頻率。

3 人防短波數據通信的未來發展趨勢

3.1 帶有自主選頻技術短波電臺的運用

隨著目前人工智能芯片技術的不斷發展，帶有AI技術的芯片不斷問世;這也將為未來的人防短波通信的發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設計，以用戶使用體驗為中心的短波電臺。不依賴頻率規劃、聯絡文件和操作人員的業務能力，通信雙方無需約定頻率、無需額外勤務信道，只要開機、輸入對方的地址進行呼叫，電臺即可自主優選可用頻率，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”方式實現語音、報文發送、態勢監控。我們稱之短波電臺自主選頻技術。

3.2 新一代并行體質調制解調技術在短波數傳的運用

采用并行體制短波調制解調技術的短波電臺，和原有的短波信號的調制解器技術相比，有著很大的改進。主要是使用了OFDM正交頻分復用這一技術，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。同時它把高速數據通過串/并轉換，將頻率選擇性衰落信道轉換為平衰落信道，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據傳輸。國外已經實現利用短波正交頻分復用技術在3KHz帶寬上實現9.6Kbps速率的傳輸，這對短波數據傳輸的帶寬提升提供了可能性。

所以將自主選頻技術和并行技術調制解調技術用于人防短波數傳通信，將是人防短波數據通信的發展趨勢，它將給人防短波通信帶來更快速傳輸速度，更好的數據傳輸效率，從而大大提高短波數據通信效率，它能夠為提高人民防空應急通信保障能力增加有力的砝碼。

參考文獻

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