第三代短波通信系統技術特點淺析

史亞晨　張國欣　王恒

【摘要】第三代短波通信系統數字通信網絡是在第二代短波通信系統技術的基礎上，以數字化、網絡化、綜合化為主要特征，利用新思想新理念開發的新型短波通信系統。它的關鍵技術是第三代自動鏈路建立技術（3G-ALE），本文將重點對第三代短波組網技術進行全面分析。

【關鍵詞】第三代短波通信系統 技術特點

前言

短波通信以其不借助有源中繼能夠實現超遠距離通信的特點在軍事通信、應急通信領域占據舉足輕重的地位，但傳輸媒質電離層常會受到晝夜、季節、地理位置和太陽黑子活動的變化，導致傳輸信號質量不穩定。第三代短波通信系統的應用為短波通信提供了可靠的自動鏈路建立技術，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絡，傳輸更多數據并且減少電離層變化導致的影響，使得短波通信能夠適應現代通信對于數字化、網絡化和綜合化的發展趨勢，提升了自主通信能力，在社會發展中具有較大的現實意義。

一、第三代短波通信系統

美國國防部在1999年制定了第三代短波通信技術標準MIL-STD-188-141B，它與第二代短波自動鏈路建立系統相兼容，能夠承載大規模、快速高質量的短波通信。

3G短波通信系統協議結構類似于無線通信下的分組交換網絡，主要劃分了四層結構：短波電臺、物理層、數據鏈路層、短波高頻網絡高層。物理層采用8PSK調制的突發波形。數據鏈路層包含眾多通信協議，保證相鄰節點之間以幀為單位進行無差錯數據傳輸。短波高頻網絡高層負責管理數據鏈路保持以實現兩個終端之間透明傳送數據。

二、3G-ALE技術特點

第三代短波通信系統采用了許多新技術，主要是信道分離技術、高速數據通信技術、自適應入網控制技術、頻率優選技術、短波盲區消除技術、智能化天線技術、話音通信單雙工轉化技術等。應用這些新技術，大幅提高了短波組網的性能，使得通信效率提高、數據容量增大、抗干擾性增強等。

下面對第三代短波通信系統中的主要通信技術特點作介紹分析。

（一）信道分離技術

短波通信系統將呼叫與數據流信道相互分離，劃分成業務信道和呼叫信道。業務信道專門用于通信業務，呼叫信道主要用于自動鏈路建立，兼顧傳輸網絡維護信息。通過信道分離大大為了提高系統效率，減少呼叫所占用時間。為了使兩者傳輸性能基本一致，要求業務信道處于呼叫信道附近，以保證通信的效果[1]。通常使用中，把幾個業務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干擾等不可控因素導致的在呼叫信道上可以建鏈，轉到業務信道上通信效果極差的情況。因此短波通信系統提供了多個業務信道從中確定通信質量較好的信道作為實際使用的信道，以保證數據的成功傳輸。當然，信道分離也帶來了一定的系統開銷，這主要表現在一方面使用業務信道時要額外確定其傳輸特性，另一方面表現在業務信道在傳輸數據前也要進行信道監聽。

（二）高速數據通信技術

由于電磁環境影響，短波通信保密性差，易受干擾。傳統2G-ALE短波電臺通信距離短且語音質量差，傳輸也是以模擬話音為主。第三代短波通信系統實現了低速數據向高速數據的跨越式發展，從而實現短波擴頻技術，提升隱蔽性。3G-ALE短波通信系統采用了8PSK高速突發傳輸波形，有效對短波通信過程進行優化，實現數據傳輸的安全穩定，并利用差錯控制技術、自適應均衡技術等豐富技術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避了電磁的干擾[2]。

（三）自適應入網控制技術

為了保證短波通信的可靠性和穩定性，必須要克服變參信道對通信質量的影響。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自動約定。自適應入網控制技術通過空域、時域相結合解決當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發送救助信息，協助短波用戶自動選擇高質量的救助信息、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）頻率優選技術

3G-ALE的頻率選擇采用對可用頻率長期預報、實時探測、頻譜監測和經驗積累等多種因素綜合分析和計算進行頻率優選，得出最佳的通信頻率并下發到各區域中心站;實際通信中，各區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絡管理中心，供系統重新調整網絡參數，及時切換頻率有效對抗干擾。

（五）短波盲區消除技術

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，當頻率選取合適并且地形起伏變化適中，地波最遠可傳播30-50公里，而天波一次反射最小也要達到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的區域形成盲區。這個問題的解決，一方面可選擇無盲區天線，增大天線的仰角和發射功率，使天波跳距有效縮短，同時增大地波的傳輸距離減小盲區。另一方面，通過全國范圍內合理布置區域中心站（包括機動區域中心站）的地理分布，結合頻率管理系統的頻率規劃和優化算法，可保障全國范圍內重點保障區域可被2個以上區域中心站的短波信號覆蓋，通過網絡覆蓋的方式，可達到“以網抗盲”的效果。

三、結語

短波通信有著通信距離遠、機動靈活、抗毀性強等特點，在軍事通信、應急通信領域獲得廣泛應用，但近年來短波通信受到頻率擁擠、 電磁環境惡化、噪聲干擾等因素嚴重制約了短波的發展。隨著第三代短波通信系統的應用構建了數字化、綜合化的短波通信網絡，適應了現代通信技術的發展潮流，隨著科技的發展和信技術的應用，短波通信一定會以嶄新的面貌引領信息時代的通信領域。

參考文獻：

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

[2]馬滿倉，韓穎，李紅剛.短波通信的發展趨勢[J].計算機與網絡， 2010，Z1期：7-11.

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