淺析國外短波通信裝備的現狀與發展趨勢

魏敬波，蔡磊，樊陳月

（1.中國電子科技集團公司第五十四研究所；2.石家莊高新區管委會，河北 石家莊 050000）

短波通信主要依靠電離層反射傳輸，存在信道質量差、可通頻段窄、通信容量小等不足，曾一度被衛星通信所取代。但隨著反衛星武器的出現，衛星出現了平時易受干擾、戰時易被摧毀等問題。20世紀80年代初，各國重新重視對短波通信的研究。1979年，美軍首次將短波通信列為軍隊一線指揮的通信技術手段，極大地突顯了短波通信的潛在價值；進入80年代后，美軍大力推進一系列遍及各兵種的短波通信發展計劃；在90年代初的海灣戰爭中，以美、法等國為首的西方軍隊將短波通信用于部隊的一線指揮，取得了良好的通信效果。海灣戰爭結束后，世界各國逐漸開展并加快了對短波通信的研究與應用；近年來，各國陸續開發出了一系列性能優異、可靠性良好的短波電臺，建立了新型的短波通信系統。典型的有采用軟件無線電技術的軟件可定義短波電臺和采用組網技術的短波通信網。

1 軟件可定義短波電臺

在現代高技術信息化戰爭中，各軍種聯合作戰已成為主要作戰模式，而聯合作戰實現有賴于聯合信息的互通能力。軟件無線電對確保聯合作戰信息的互通起著至關重要的作用，成為美軍研發的熱點技術。

美軍為實現聯合作戰和信息優勢正在大力研發各種新型軟件無線電系統，軟件可定義短波電臺就是其中一種。

軟件可定義短波電臺采用軟件無線電技術，其基本技術路線是建立一個開放的包含“模數轉換器（A/D）-數字信號處理器（DSP）-數模轉換器（D/A）”模型的硬件通用平臺。該平臺將A/D和D/A盡可能的靠近電臺射頻天線，并通過濾波器實現對各個信道頻段上的分離；并且基于DSP，將短波電臺各種功能實現IP化，即通過軟件編程實現短波電臺工作時對不同信道的選擇、信號的抽樣、量化、編/解碼、處理和變換等電臺收發功能以及信號調制、保密算法、通信協議等。

美國哈里斯公司生產的AN/PRC-160型、RF-7800H型短波電臺，德國羅德施瓦茨公司生產的M3SR型短波電臺就是基于軟件無線電技術的新型短波電臺，它們打破了傳統短波電臺主要通過硬件方式實現不同功能的技術體制，創造性地通過軟件編程實現了短波電臺各種功能和模式，并通過動態波形加載，可以實現不同軍兵種及不同功能短波電臺的互操作，它是美國“聯合戰術無線電系統”（JTRS）計劃的核心技術，代表了目前世界范圍內最先進的無線通信發展方向。

2 短波通信網

短波通信主要依靠電離層反射實現連通，通信距離較遠，是目前各國遠距離通信的主要技術手段之一。但由于電離層的特性隨時間、氣候等因素的影響，再加上可通頻段狹窄，且環境噪聲、電磁干擾日益嚴重，可通頻率隨時間空間快速變化，短波傳統的點對點的通信模式的穩定性越來越差，已經無法滿足復雜電磁環境下可靠通信的要求。采用組網通信方式可以在網內選擇最佳鏈路，克服信道不穩定、干擾大、可靠性差等不足。目前國外典型的大型先進短波通信系統是美軍在用的短波全球通信系統（HFGCS）。

美軍將HFGCS系統作為其全球軍事戰略的重要組成部分，高度自動化的HFGCS系統為國家指揮機構緊急作戰命令發布、全球人道援助、北約軍事行動以及作戰飛機和艦艇編隊的指揮控制等提供中遠程通信業務。HFGCS系統全球共有13個短波臺站，并通過地面有線網絡連接起來，如圖1所示。每個HFGCS臺站有10到30個信道接收機，采用二代自適應（2G ALE）技術支持同時建立多個ALE小區。地面臺站通過預先規劃的頻率集自動選擇最佳路由用于ALE呼叫，而無須獲知實際機動用戶的位置信息。

圖1 美國高頻全球通信系統站點位置

HFGCS系統中大功率地面臺站的最大發射功率為4kW，其語音通信和數據通信覆蓋范圍分別約為3200km和4000km，如圖2所示。整個系統覆蓋了全球絕大部分地區，為美軍作戰部隊在全世界范圍內提供語音、數據等業務。

圖2 美國高頻全球通信系統系統覆蓋

目前，美軍的HFGCS系統主要采用中心控制模式，即中心網絡控制臺站集中控制其他短波臺站，并且中心網絡控制臺站采用雙中心站，互為備份。中心網絡控制臺站通過地面網關實現與電話網、NIPRNET等其他網絡的互聯互通。在美軍的下一步規劃中，HFGCS系統將逐步從中心控制模式轉變為分布式工作模式，整個系統將變為無明確中心網絡控制臺站的分布式短波臺站系統，大大提高短波通信的穩定性和傳輸能力。截至2010年，美軍已完成HFGCS系統規劃第一階段的項目改進，主要實現了HFGCS系統的IP化，即遠程配置控制和語音、數據等業務的IP化。現階段，正處于HFGCS系統規劃第二階段，主要解決站與站之間保密通信、空中平臺移動IP等技術問題。

美軍HFGCS系統通過有線互連的短波臺站為機動用戶提供接入服務的網絡化組織運用的模式，有效克服了短波信道時變性強、穩定性差等問題，極大地提升了短波通信的保障效果。短波通信的綜合組網將是下一步的發展方向。

3 結語

軟件可定義短波電臺是當今計算機技術、超大規模集成電路和數字信號處理技術在短波通信應用的產物，它打破了傳統短波電臺主要通過硬件方式實現不同功能的技術體制，創造性地通過軟件編程實現了短波電臺各種功能和模式。短波組網通信通過網內選擇最佳鏈路，有效克服了信道不穩定、干擾大、可靠性差等不足，極大地提高了短波通信的可靠性。它們是當前國外短波通信系統的重點研究方向，對我國今后的新型短波通系統的發展具有較好的借鑒意義。