海洋超短波联合超视距通信技术分析

彭义东

摘   要：文章基于南海海上应用时产生的通信需求，细致分析流星余迹突发、Es层以及对流层多模共链联合超视距通信技术实施的可行性，并进行深入阐述，介绍该项技术的基本情况，包括功能特点、组成部分以及主要流程，并提出了一些技术实施要点，为更好发挥该项技术的优势和作用、提升通信水平提供良好借鉴和参考。

关键词：超短波;联合超视距通信技术;通信能力

超短波联合超视距通信系统，兼具流星余迹、Es层信道资源、对流层散射方面的应用优势，是现阶段流星余迹通信设备方面的波形扩展设备，同时，能够起到良好的能力提升作用。超短波联合超视距通信系统所使用的信道模式，能够在同一个链路体系下，实现目标弯管传输，这一良好物理机制在整个通信系统的运行和发展过程中起到积极作用。

1    通信技术设计可行性

在地球表面20 km高度范围以内的对流层之中，存在着大气波导超折射、不均匀体湍流散射现象以及不规则层反射方面的现象。而在地球上空80～120 km高度范围内，有流星余迹的突发情况，在电离层E层的偶发高电子密度层Es层，这些介质会导致甚高频（Very High Frequency，VHF）电波实现弯管传输。从这一特点入手，如果将宽波束天线应用在VHF通信系统之中，用于收发天线的空中交汇区将能够针对电离层E层高度和对流层进行充分有效的切割，并在流星余迹突发、Es层以及对流层多模共链联合超视距情况下，达到通信的目的，由此来看，其创新了远程超视距非实时通信活动的实施方式。

2    通信技术基本情况

2.1  功能特点

流星余迹突发、Es层以及对流层多模共链联合超视距通信技术，以流星余迹突发设备为基础，属于通用硬件平台，是流星余迹通信设备的波形扩展，更是重要的能力提升设备，可以针对长持续、自动识别突发这两种信道模式进行全自动识别。在该通信技术运用中，积极选择合适的波形通信软件，并在信道条件的基础上实现速率智能可变、动态调整业务方面的连续通信，相比较于流星余迹突发单纯的设备应用情况，能够实现多种服务功能的良好拓展，如从单波形向着双波形转变，由单业务向着多业务方向转变，由刚性保底服务朝着弹性多功能增值服务方向转变，以及信息的實际吞吐量都得到了显著的增加。

2.2  组成部分

流星余迹突发、Es层以及对流层多模共链联合超视距通信技术系统构建过程中，主要采用两个端站，这两个端站设备之间保持着同等的组成部分，将一个端站事先设定为主站，并将另一个设定为从站，再通过点对点、轮时双工通信的方式，可以起到良好的工作效果。实际设计单端站的过程中，主要是包含了业务及监控终端、基带处理单元、调制解调单元、收发信机单元等部分，具体组成如图1所示。

2.3  通信环节实施流程

流星余迹突发、Es层以及对流层多模共链联合超视距通信技术系统在实际运行过程中，需要按照一定的作业流程进行，包含4个主要环节，在链路传输控制软件的作用下，可以起到良好的运行效果。

第一阶段为VHF超视距突发信道探测阶段，目的在于观测是否存在提供通信作用的信道。

第二阶段是流星余迹突发自适应变速率通信或者VHF超视距突发信道识别阶段，运行过程中的重点为实现文电数据的轮时双工通信目标，其自适应变速率保持在4～64 kbps，并且还要针对现行的信道模式加以细致观察和识别，看其是否为Es层以及对流层的长持续信道。

第三阶段是Es层以及对流层初始速率方面的通信阶段，为科学、有效地开展通信活动提供重要的前提支撑。这种通用形式下的通信模式，初始速率为4 kbps，可以为文电数据轮时双工通信和随按即说（Push to Talk，PTT）类型的话音半双工通信提供重要支撑。同时，这一阶段还能够针对30 s内的信道统计特性进行充分检测，良好地评估速率值的状态，看其是否和当前的信道特性保持着较高的匹配度。

第四阶段是Es层、对流层自适应变速率通信的阶段。经过前几个阶段，尤其是第三阶段的运行，可以正式开展通信活动。其支持的传输速率保持在4～256 kbps范围之内，可以提供的业务内容类型也较为丰富，包插数据、拨号语音、PTT话音以及低速动图等，实现轮时双工通信。通信活动实时开展环节中，如果无法寻找到有效的可用信道，伺机连续发生中断，整个技术系统将会自动转向到第一阶段之中，再次开展循环[1]通信技术系统实施流程如图2所示。

3    技术要点

为提升整个技术系统的应用优势和作用，需要高度重视各项环节，采用系统化的关键技术手段开展建设活动，提升总体建设水平。

3.1  信道设计

3.1.1  实时探测

系统开始运行后，处在第一阶段工作状态中，主站可以直接发送探测帧，从站则处在等待接收的状态，在测定实际探测帧类型时，需要向主站发送一定信号，即为应答帧，告诉对方这里存在着可供通信的信道。主站再次接收到一定应答帧后，系统运行状态将会转到第二阶段之中。当主站没有顺利接收到应答帧的时候，需要再次发送一定的探测帧，直到收到为止。

3.1.2  识别模式

科学、准确识别好VHF突发信道，需要高度重视通信信道的实际持续时间情况，以此作为重要的衡量依据，可以起到良好效果。通常情况下，流星余迹会持续在零点几秒到几秒之间，对于Es层和对流层来说，这些方面的信道持续时间会处在几秒钟到几小时之间，不具备稳定性，但要比流星余迹所持续的时间长[2]。

3.1.3  估计速率

从VHF信道特性所得到的实时检测结果入手，充分结合整个通信技术系统方面的运行质量，开展综合性的评估工作，得到最佳的速率，为自适应业务的后续运行提供重要支持，包含自适应业务的接入处理工作、重复使用信道统计工作和选取好速率自适应调制解调波形。通信技术系统运行的第三阶段和第四阶段中，想要准确反映出归一化平均信噪比，也就是值电平变化和站址基噪环境方面所得到的信噪比，需要开展一定时间范围的考察工作，做好周期性的实时统计工作。结合速率自适应策略的实施情况，也能够为设定好适当的速率提供良好前提条件[3]。

3.2  自适应业务接入

传输带宽处在可变的条件下，按照信道状态的实际变化情况，基带处理单元可以结合其带宽要求，推进带宽动态分配活动的顺利开展，其中需要注重按照自适应业务接入情况、信道统计复用策略的要求，实现多种业务之间的科学性分配，促进对话音、低速动图业务保持着良好运行效果。针对自适应业务进行合理设计，保证信道统计复用活动的顺利开展，需要高度重视现阶段信道应用的实际状态情况，考量到用户的业务接入需求，凭借信道条件的实际状况确定好可接入业务的具体种类，设定好不同业务实际可以占用的带宽，实现充分利用带宽资源的目标。

4    结语

流星余迹突发、Es层以及对流层多模共链联合超视距通信技术，在当前多个领域的通信工作中都发挥着积极作用，对于推进南海海上应用活动的顺利实施具有积极意义。结合通信技术的实际应用需求，开展全方位的技术设计工作，将能够起到良好的效果，更大限度地提升通信活动的整体水平。

[参考文献]

[1]周艳.一种海上超短波超视距通信装置.中国：CN201610565926.4[P].2016.

[2]任香凝，王伟，庞博.超短波联合超视距通信技术研究[J].无线电通信技术，2013（4）：18-21.

[3]孙兵兵.超短波跳频通信系统关键技术的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2017.