人防短波数据通信现状与发展

屠锴

摘要 本文介绍了短波数据通信的现状，特别是在人民防空领域在运用，探讨了目前人防短波数据通信应用的状况，指出现今短波数据传输在人防短波通信中的使用瓶颈所在，以及短波数据传输将来应用展望。

【关键词】短波数据通信 短波自主选频技术正交频分复用 人民防空 人防短波数据通信OFDM

1 短波通信发展现状

短波作为一种传统的通信手段，短波的应用在国内外广泛使用了几十年，小到人们手的短波收音机，大到喷气式战斗机的通信都有着不同的应用。尽管短波通信稳定性较差，通信背景噪音大，并且对天气、季节、时间因素的改变极为敏感，有时三分钟前通信一切正常，而三分钟以后却信号全无，通信困难。尽管如此，短波通信的应用依然没有被淘汰，反而在一些关键领域仍然坚持利用短波通信来完成专门的某个应用目的。比如在世界军队通信、民防、救灾等领域。而原因就是短波通信有着得天独厚的距离优势、抗毁优势和机动优势，要知道汶川地震发生后，最先与外界构建通信的设备就是短波电台，在所有无线基站、光缆被彻底毁坏以后，短波电台仅仅依靠电就可以发送无线电波，将信号传送至几百甚至上千公里以外。正是因为这一巨大的优势，世界各国的依然普遍重视短波技术的发展，短波不但没有消失被淘汰，反而还在快速发展。在我国的国防军事和地震应急救灾等重要部门的通信，短波通信已经被作为一种保底通信手段重点布局，不断深挖短波通信的扩展应用，例如短波数据通信。

与4G LTE技术通信、WIFI等动辄几十兆的高带宽高速率通信相比，短波数据通信的传输速率简直微不足道的，一方面是因为短波频率一般就是较低，频率低携带数据能力弱，短波数据传输的实际最高速率可能还不到115200bit/s;并且短波信号在传输当中可能因为各种不稳定因素随时传输中断;尽管如此，但是我们任然继续使用短波数据传输这一功能。这是为何呢？这是因为短波数传通信可以仅仅使用两部短波电台就能实现几百公里甚至上千公里的数据传输;所以近年来短波数传技术作为相对可靠的保底通信技术在不断发展进步，短波通信的这个特性对于战争、应急状态下的通信联络的重要性可想而知。

2 人防短波数据通信发展现状

短波通信在全国人防通信系统中的应用已有几十年的历史了，各地人民防空机构都配备了一定数量的短波通信设备，从原来的第一代短波电台到先如今第三代军用短波电台。尽管随着各种人防通信手段丰富，光纤通信、微波通信、集群通信等都己在人防应用广泛，但是短波通信仍然以其设备简单，造价低廉，使用灵活机动，坚固耐用成为人防多种通信手段中最基本的一种，短波通信已经作为一种保底通信手段长期运用在人民防空无线通信。

对于人防来说短波通信目前的应用手段主要有两种：一种是语音通信，另一种是数据通信;在早期的人民防空应用领域，短波电台运用主要是语音通信，利用短波电台的可靠语音通信能力，保证在任何时间任何地点快速搭建短波通信网，随时接受上级下达的语音指令。而近年来，随着人防通信手段的发展和丰富，人防通信早在若干年前就已经具备了短波数据通信能力，利用短波调制解调器，可以传输各种报文，文件信息。这更加使得短波通信成为了人防无线无线通信系统中一个重要的手段。一旦战争或者灾害发生，光纤通信，卫星通信手段都丧失的情况下，短波通信特别是短波数据数据通信将发挥它的巨大且不可或缺的作用。

杭州市人防早在2004年开始就配备多台第二代12 5w短波电台，2009年开始配备使用短波数据传输设备，采用的德国SCS PTC-IIex短波数传设备，核心单元采用了摩托罗拉高性能68系列CPU和高速DSP数字信号处理系统，为SCS PTC-IIex实现高速数传提供了强劲的动力，加上PACTOR优越的技术造就了PTC-IIex在短波段较好的表现。在信噪比为-18dB仍然能维持连接传输数据（开启ROBUST模式可以工作在-20dB），那意味着短波信号在较差的情况下PTC-IIex數传还能具有一定传送数据能力。数传内置19200波特率的PACKETMODEM（AX.25）为VHF/UHF提供高速数据传输;在平时训练和实战演练中杭州市人防使用短波数据传输设备与上级部门以及区县人防进行报文交换，简单TXT文件传输，总体具有比较好的执行效率;但是在具体实际使用中我们仍然发现在传输20K以上文件时仍然存在传输中断，传输未响应等情况，特别是在较复杂编码方式的文件时例如;jpg文件时，会花上很长的时间，在实战时不具有太高的使用价值。

2015年后杭州市人防装备了军用第三代125w短波电台后，利用第三代军用电台中ALE功能和自适应通信技术功能实现了多台电台建链的操作;我们在已经建立短波电台通信链环中进行多个节点的数据传输应用，灵活实现了单点数据传输和广播数据传输。配合全新数传软件断点续传功能，能够大大改善因为短波信号不稳定导致的短波数据传输失败的情况。

因此，根据实际使用情况分析造成目前人防短波数据通信效率因素主要有两个方面：短波语音通信快速沟通能力和通话质量。

任何一次成功的短波数据通信必须建立在短波语音通信信号良好的基础上。而目前电磁环境越来越糟糕的环境下，城市的快速发展是无线电波的传输充满了不确定性，各类建筑设施对无线电波的吸收、不同频率多个无线电波的干扰等。这些存在新情况导致了即使在ALE和自适应通信模式下，即使花上很长时间，仍然无法在多个短波电台完成建链语音通信，更谈不上实现短波数据通信了。所以，我们必须把如何实现短波电台的沟通联络作为首要问题。

而在不断的训练实践摸索中，我们也总结发现了一定的方法和规律：

（1）建立短波通信频率表。事先约定通信频率，并在日常训练过程中调整、总结不同时段、不同地点的最佳通信频点，建立短波通信频率表，构建长期有效的通信联络机制。

（2）使用电台频率自适应功能。此功能采用微处理机控制技术，使短波通信机实现自动频率选择、自动信道存储、自动天线调谐，能实时选择出当时当地最佳的短波通信信道，简化了人工选频的复杂操作。但需要指出的是，自动选频是在事先预置的一组频点中选择最佳可用频率，如预置频点不当，也无法从中选出合适的频率。因此，我们也要在长期积累通信经验的基础上，合理配置不同环境下的频率组，以便找到通信的最佳频率。

3 人防短波数据通信的未来发展趋势

3.1 带有自主选频技术短波电台的运用

随着目前人工智能芯片技术的不断发展，带有AI技术的芯片不断问世;这也将为未来的人防短波通信的发展带来革命性的改变。目前，一种基于先进的认知无线电技术设计，以用户使用体验为中心的短波电台。不依赖频率规划、联络文件和操作人员的业务能力，通信双方无需约定频率、无需额外勤务信道，只要开机、输入对方的地址进行呼叫，电台即可自主优选可用频率，为用户建立通信“信息通道”。在未建链情况下，也可采用类似手机的“微信”方式实现语音、报文发送、态势监控。我们称之短波电台自主选频技术。

3.2 新一代并行体质调制解调技术在短波数传的运用

采用并行体制短波调制解调技术的短波电台，和原有的短波信号的调制解器技术相比，有着很大的改进。主要是使用了OFDM正交频分复用这一技术，由于各子载波之间存在正交性，允许子信道的频谱互相重叠，可以最大限度地利用频率资源。同时它把高速数据通过串/并转换，将频率选择性衰落信道转换为平衰落信道，从而具有良好的抗噪声、抗多径干扰的能力，适于在短波频率选择性衰落信道中进行高速数据传输。国外已经实现利用短波正交频分复用技术在3KHz带宽上实现9.6Kbps速率的传输，这对短波数据传输的带宽提升提供了可能性。

所以将自主选频技术和并行技术调制解调技术用于人防短波数传通信，将是人防短波数据通信的发展趋势，它将给人防短波通信带来更快速传输速度，更好的数据传输效率，从而大大提高短波数据通信效率，它能够为提高人民防空应急通信保障能力增加有力的砝码。

参考文献

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[3]李希坤.短波数据通信现状与发展[J].经营管理者，2010 （22）： 386-386.