第三代短波通信系统技术特点浅析

史亚晨　张国欣　王恒

【摘要】第三代短波通信系统数字通信网络是在第二代短波通信系统技术的基础上，以数字化、网络化、综合化为主要特征，利用新思想新理念开发的新型短波通信系统。它的关键技术是第三代自动链路建立技术（3G-ALE），本文将重点对第三代短波组网技术进行全面分析。

【关键词】第三代短波通信系统 技术特点

前言

短波通信以其不借助有源中继能够实现超远距离通信的特点在军事通信、应急通信领域占据举足轻重的地位，但传输媒质电离层常会受到昼夜、季节、地理位置和太阳黑子活动的变化，导致传输信号质量不稳定。第三代短波通信系统的应用为短波通信提供了可靠的自动链路建立技术，使建链成功率和传输信息速率大大提高从而能够容纳更多网络，传输更多数据并且减少电离层变化导致的影响，使得短波通信能够适应现代通信对于数字化、网络化和综合化的发展趋势，提升了自主通信能力，在社会发展中具有较大的现实意义。

一、第三代短波通信系统

美国国防部在1999年制定了第三代短波通信技术标准MIL-STD-188-141B，它与第二代短波自动链路建立系统相兼容，能够承载大规模、快速高质量的短波通信。

3G短波通信系统协议结构类似于无线通信下的分组交换网络，主要划分了四层结构：短波电台、物理层、数据链路层、短波高频网络高层。物理层采用8PSK调制的突发波形。数据链路层包含众多通信协议，保证相邻节点之间以帧为单位进行无差错数据传输。短波高频网络高层负责管理数据链路保持以实现两个终端之间透明传送数据。

二、3G-ALE技术特点

第三代短波通信系统采用了许多新技术，主要是信道分离技术、高速数据通信技术、自适应入网控制技术、频率优选技术、短波盲区消除技术、智能化天线技术、话音通信单双工转化技术等。应用这些新技术，大幅提高了短波组网的性能，使得通信效率提高、数据容量增大、抗干扰性增强等。

下面对第三代短波通信系统中的主要通信技术特点作介绍分析。

（一）信道分离技术

短波通信系统将呼叫与數据流信道相互分离，划分成业务信道和呼叫信道。业务信道专门用于通信业务，呼叫信道主要用于自动链路建立，兼顾传输网络维护信息。通过信道分离大大为了提高系统效率，减少呼叫所占用时间。为了使两者传输性能基本一致，要求业务信道处于呼叫信道附近，以保证通信的效果[1]。通常使用中，把几个业务信道配合一个通信信道使用，由于它们通信频率相近，故实际通信效果不会有很大影响，但仍无法排除信道突发干扰等不可控因素导致的在呼叫信道上可以建链，转到业务信道上通信效果极差的情况。因此短波通信系统提供了多个业务信道从中确定通信质量较好的信道作为实际使用的信道，以保证数据的成功传输。当然，信道分离也带来了一定的系统开销，这主要表现在一方面使用业务信道时要额外确定其传输特性，另一方面表现在业务信道在传输数据前也要进行信道监听。

（二）高速数据通信技术

由于电磁环境影响，短波通信保密性差，易受干扰。传统2G-ALE短波电台通信距离短且语音质量差，传输也是以模拟话音为主。第三代短波通信系统实现了低速数据向高速数据的跨越式发展，从而实现短波扩频技术，提升隐蔽性。3G-ALE短波通信系统采用了8PSK高速突发传输波形，有效对短波通信过程进行优化，实现数据传输的安全稳定，并利用差错控制技术、自适应均衡技术等丰富技术手段大大提升了信息传输速率，并且拥有一定的电子防御效果有效规避了电磁的干扰[2]。

（三）自适应入网控制技术

为了保证短波通信的可靠性和稳定性，必须要克服变参信道对通信质量的影响。短波的传输媒介电离层是一种随着时间、温度、地理位置、太阳辐射等因素不断发生变化的媒介，在通信建立过程中难以约定通信频率，即使双方通信系统找到了对方可用频率窗口，由于尚未建链，通信频率也必须由系统自动约定。自适应入网控制技术通过空域、时域相结合解决当前时段用户对基站的可用频率窗口的自动探测与评估。通过各基站对短波用户的可通频段内发送救助信息，协助短波用户自动选择高质量的救助信息、自动获得接入所用的通信频率从而解决变参信道对短波通信的影响。

（四）频率优选技术

3G-ALE的频率选择采用对可用频率长期预报、实时探测、频谱监测和经验积累等多种因素综合分析和计算进行频率优选，得出最佳的通信频率并下发到各区域中心站;实际通信中，各区域中心站可自动感知各类人为和非人为干扰，并将接入用户的通信情况反馈到网络管理中心，供系统重新调整网络参数，及时切换频率有效对抗干扰。

（五）短波盲区消除技术

短波的传播方式主要有天波和地波两种。以某型军用短波中等功率电台配置双级天线为例，当频率选取合适并且地形起伏变化适中，地波最远可传播30-50公里，而天波一次反射最小也要达到100公里以上，此时就会在50-100公里这部分天波地波均无法到达的区域形成盲区。这个问题的解决，一方面可选择无盲区天线，增大天线的仰角和发射功率，使天波跳距有效缩短，同时增大地波的传输距离减小盲区。另一方面，通过全国范围内合理布置区域中心站（包括机动区域中心站）的地理分布，结合频率管理系统的频率规划和优化算法，可保障全国范围内重点保障区域可被2个以上区域中心站的短波信号覆盖，通过网络覆盖的方式，可达到“以网抗盲”的效果。

三、结语

短波通信有着通信距离远、机动灵活、抗毁性强等特点，在军事通信、应急通信领域获得广泛应用，但近年来短波通信受到频率拥挤、 电磁环境恶化、噪声干扰等因素严重制约了短波的发展。随着第三代短波通信系统的应用构建了数字化、综合化的短波通信网络，适应了现代通信技术的发展潮流，随着科技的发展和信技术的应用，短波通信一定会以崭新的面貌引领信息时代的通信领域。

参考文献：

[1]陈盎.第三代短波自动链路建立协议研究[D].西安：西安电子科技大学硕士学位论文，2007：32-35.

[2]马满仓，韩颖，李红刚.短波通信的发展趋势[J].计算机与网络， 2010，Z1期：7-11.

作者介绍：史亚晨（1991-），男，山西太原人，武警士官学校短波通信教研室，助教。