民航地空话音通信系统设计研究

艾雨

（西南空管局技术保障中心，四川 成都 610000）

民用航空地空通信是地面与航空器进行信息交互的主要手段和方式，广泛运用于民用航空器运行的各个阶段。民航地空通信主要为空中交通服务部门与航空器之间提供空中交通服务通信，为航空公司运营管理部门与航空器之间提供航务管理通信，并为民用航空器的搜寻，救援等紧急情况下提供特殊通信保障。民用地空通信现用的形式主要有VHF,HF话音通信和地空数据链通信。

民航地空话音通信的任务是以话音的形式来实现航空，空中交通管制部门，机场和航空公司运营部门等民用航空飞行活动主体之间的有效联系和信息交换，保障民用航空飞行活动安全有序地进行。近年来，随着民航的快速发展，以往的落后的地空话音系统已经不能满足民航对于地空通信多重保障的要求，如何设计建设新型，能够提供多重通信保障的地空话音系统，成为一个重要的课题。

目前，常见的地空通信系统主要由以下三部分构成：（1）直接提供给管制人员使用的地空通信系统终端设备，例如，话音交换系统及其操作席位(内话系统)；（2）实现与航空器无线电通信的VHF/HF 电台，包括本地和远端的遥控电台；（3）地空通信终端设备到本地或者远端电台之间的传输链路，包括电缆、光纤传输设备、微波传输设备等。

1 VHF 天线共用系统

随着航空事业的快速发展，对地空通信的要求越来越高，不但要求保证通信畅通，对通信容量也有了更高的要求。要在不新增天线场地的情况下，尽可能多地增加地空通信设备，成为一个难题，因此，天线公用系统的建设应运而生。采用天线共用系统，使多路收发信机共用一套天馈系统，这样既可以减少信道见的相互干扰提供传播效率，又大大节约了天线场地。

天线共用系统可以采用收发一体模式，也可以采用收发分离模式。收发一体模式将多个收发天整子安装在一个天线内，对天线场地的要求不高。后者将收发天线分开，或若干信道共用一个天线。

由于受馈线及天线的功率等多方面因素的限制，通常一套天馈单元只能支持4 ～8 个信道使用(民航通常采用4 个信道共用一组天馈系统)。所以一个多信道的甚高频天线共用系统，需要多套天馈单元组合使用。

2 VHF 多重覆盖及频偏设计

当前民航的VHF 通信已经从以往的单台站单扇区覆盖进入现在的多扇区多台站的覆盖。多台站对同一扇区的多重覆盖不仅大大提高了VHF 地空通信的保障力度，同时也实现了VHF 地空通信的无盲点覆盖。但是在多重覆盖区域，不同台站所发出的VHF 信号会产生同频干扰，这对飞行员来说是不可忍受的。为了有效地克服多重覆盖所带来的同频干扰，国际民航组织ICAO 规定了民航的收发信机都设有频偏参数。频偏参数使互调后的调制信号经收发信机解调的干扰信号落于之外，从而有效地克服同频干扰对于民航VHF 通信的影响。对于信道间隔为25KHz 的VHF 通信来说，收发信机允许的频偏参数分别为0，±2.5KHz，±5KHz，±7.5KHz。设有图1所示的多重覆盖图，其频偏设计步骤(本文以三频偏设计为例)如下：

图1 多重覆盖图

步骤1：由图1 所示，图中各扇区最大多重覆盖数为N=3，则选用三频偏(0,-5,+5)来进行频偏设计。以ST1 台站为中心台站，令ST1 的各频率频偏为0，即：

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步骤3：对于ST3 来说其只服务于扇区C，故：

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步骤4：由于ST4 与ST1 和ST2 有多重覆盖扇区A，且已确定，故只能有，因此得到ST4 各信道频偏为：

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3 多套内话及其综合布线的设计

为了提高地空通信的保障力度，我们不仅要提高各台站的电台的配置，在同一台站使用VHF 共用系统保障，在同一扇区利用多重覆盖保障通信；同时在各个管制中心，我们还需要配置多套内话系统，从而实现多套内话的互相备份，来有效的保证管制员的正常通信。目前，新建的各大区域管制中心都配备有多套内话系统，科学地设计多套内话之间的信号线路分配，不仅可以更合理地分配频率资源，提高各套VCSS 的保障力度。同时还可以把各套VCSS 相互之间的影响降到最低，大大缩短了故障的处理时间，提高了设备维护的效率。

图2 成都区域管制中心地空话音通信系统结构图

如图2 所示。图中系统配有三套内话，所有遥控台的话音信号分别经过地面传输设备（光纤，SDH 等）和卫星传输设备传送至设备中心机房。在设备中心分别设有两套总配线架(MDF)，地面信号MDF 以及卫星信号MDF，由于三套内话均独立运行，因此我们通过MDF 把所有VHF/HF 信号一分为三，分别送至各套内话的中间配线架(IDF)，每套内话的信号接入只需要在各自IDF 上跳线即可实现。当某套内话系统故障或维护时，仅需要断开其IDF 与MDF 之间的联接即可。此种设计方法，不仅完成可以实现多套内话之间的冗余备份，同时由于其线路结构清晰，也提高了设备维护人员的设备维护效率。

4 结语

随着我们民用航空业的快速发展，以往的简单的地空话音通信系统已经不能满足空中交通管制的需要。本文从VHF/HF 共用系统、扇区的多重覆盖、以及设备中心多套内话系统间的综合布线设计三方面介绍了新型的大容量、多冗余的地空话音通信系统的设计方法。VHF/HF 共用系统可以在不新增天线及场地的情况下提供更多信道的通信服务；多重覆盖真正实现了地空通信的无盲点通信，大大提高了VHF 地空通信的可靠性；设备中心多套内话系统间合理的综合布线不仅提高了各套VCSS 之间频率资源的合理利用，同时其独立的线路结构还大大缩短了故障的处理时间，提高了设备维护的效率，把多套内话系统相互间的影响降到最低。