775短波通信在公安边防部队的应用

1短波通信在公安边防部队的应用【摘要】短波通信由于其天波传播特性，在通信领域具有其它通信手段无法替代的地位。短波通信是一种不可或缺的军事通信手段。近年来，随着通信理论的发展和集成电路工艺水平的提高，军事短波通信技术发展迅速。本文简述了短波通信技术的主要内容，并对这一技术在公安边防部队中的应用进行了简要分析，发现其存在三个方面的不足，对此，提出了几条建议和措施，最后对短波通信技术的发展趋势进行预测和总结。【关键词】短波通信；边防；现状；发展1引言短波是人类最早开发利用的无线电频段。由于具有设备简单、开设方便、成本低廉、能够进行远距离通信的优点，短波通信长期以来在军事通信领域占有重要的地位。星通信设备复杂、机动性差[1]，其卫星平台在太空中容易遭受人为干扰和阻塞战时被敌方瘫痪或者摧毁的风险很高；有线通信设施固定，目标明显，[2]在战时也是首先被打击的目标，依靠卫星通信和有线通信并不能完全实现战时的远距离通信保障。2短波通信技术简介2.1语音编码技术语音编码技术的目的是在保持一定的算法复杂度和通信时延的前提下，用尽可能低的传输速率，传输尽可能高质量的话音[3]。按照压缩方式的不同，可以分成波形编码器和声码器。声码器在发端分析语音信号，只传输分析得到的参数，在接收端根据这些参数合成语音，因此其需要传输的比特速率很低，但实现复杂度较高。随着低复杂度声码器技术的发展和微处理器性能的提高，目前的低速率语音编码多通过声码器的方式实现。2.2高速调制解调技术高速数字调制解调技术可以分为串行和并行传输两种体制。串行体制通过提高码元速率和调制维数提高数据传输速率，并采用自适应均衡技术消除短波信道中多径传播和信道畸变引起的码间串扰[4]。在音频带宽内，采用串行体制传输的数据速率可以达到9.6kbps。并体制的主要发展方向是多载波正交频分复用（OFDM）调制技术。OFDM技术将需要传输的数据信息进行串并变换，分别调制到多个频率正交的子载波上，再进行传输。由于每路子载波上的符号速率降得很低，远2大于信道延时扩展，因此可以消除码间串扰，信道均衡实现比较容易。在短波信道中，采用OFDM技术可以实现64Kbps的数据传输速率。2.3抗干扰技术短波通信是战事状态下指挥唯一可靠的途径，随着干扰手段向宽频域、多样式、多层次的方向发展，抗干扰措施也应趋于综合化、智能化以及多体制并存，具体的发展方向为：1）信号处理。如自适应跳频，自适应跳频系统在常规跳频通信的基础上加上了链路质量分析[5]，通过可靠的通信链路质量分析（LinkQualityAnalysis，LQA），确定被干扰的频点，给出可以使用的跳频频率集，并把该频率集通过反馈信道传送给发射方，使双方自动适应信道变化情况，同时删除被干扰的全部频率，然后在无干扰或干扰很小的频点进行可靠通信。2）空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。3）时间处理。如猝发传输技术和先进的纠错编码技术。所谓猝发传输技术，先将信息存储起来，然后在某一瞬间以正常时10~100倍或更高速率猝发。一方面可使用较大的脉冲功率来抵御有意干扰，另一方面由于发射时间的随机性和短暂性使侦收概率大大降低；采用接近香农极限的Turbo码结合交织技术、迭代技术以及抗干扰技术在一定程度上可提高系统的抗干扰性能。3短波、超短波通信技术在边防部队的应用现状3.1天线高度与馈线长度不够合理在地面超短波移动通信中，基站天线高度是影响系统增益的重要因素，工程设计中需要充分考虑它的使用合理性与投资经济性。若馈线长度随天线高度增加，馈线损耗可能抵消天线升高所获得的增益，因此，天线不一定越高越好[6]。若不考虑馈线损耗影响，天线升高一倍，可获得6dB的增益；但馈线损耗随频率升高而加大，与馈线长度成正比。馈线的主要指标是衰减常数（dB/m）。若升高天线使馈线相应增长，则系统增益因天线升高而增加的趋势将会变缓；当频率较高而馈线又很长时，馈线的影响尤为严重，甚至会出现系统增益下降。例如，不考虑馈线影响，天线高度由40m升至60m时，可获得的增益约为3.5dB，这时若馈线相应增长20m，使用SDY-50-9低损耗电缆在350MHz时的损耗约为2dB，馈线损耗抵消了天线增高的增益后，系统只获得增益1.5dB；若以SDY-50-7普通电缆做馈线，在同样条件下的损耗约为3.6dB，系统增益没有增加反而下降了，所以天线“越高越好”是有条件的。33.2天线程式选择技术落后覆盖区域确定以后，如何实现全网覆盖呢？有人在组网时对天线高度和天线增益比较重视，对天线程式却不大注意，因而难以获得比较理想的效果。在组网中常遇到这种情况：在一些地方场强达不到规定的要求，需要增加；而在另一些地方的场强却已超出很多，使邻区难以承受，覆盖区域与实际需要不符。如果我们根据具体情况选择合适的天线程式或方法，就能够在一定程度上改善这种局面。在组网中我们经常采用的是“面状网”，对此应当作具体分析，可能出现的情况有：需要的通信范围不一定是恰好近似圆形、基地台位置不一定处在服务区域中央。因此，对于“面状网”的基站，不加区别地一律采用高增益全向天线实现全网覆盖并不科学，我们应当根据覆盖区域的实际需要确定天线的程式或方法，使覆盖范围图形获得最佳形状和大小。全向天线在水平面的方向图近似圆形，当把天线安装到塔架上时，因塔身或避雷针影响，天线的方向图已经发生变化，其影响程度与塔身宽度有关，而且随间隔距离增大而减小。有时为降低影响，要求天线离塔身或避雷针尽量远一些，天线伸出塔身越远则对塔身结构和强度的要求越高，由此带来了成本的上升[7]。但这并不一定就是坏事，巧妙地利用这个影响，根据实际需要的覆盖区域合理选择天线在塔架上的位置，使某一方向的场强得到加强或削弱，即可趋利避害，化害为利。3.3管理不科学，造成不必要的浪费边防部队对短波通信应用的特殊性造成了其管理方面的多个缺陷，主要体现在以下几个方面：相关人员不能做到正确使用设备，由于公安边防部队的部分人员态度不认真，不能完全严格遵守操作规程和使用注意事项从而造成设备存在安全隐患；无论是固定台还是运动台在使用的时候都必须要避免剧烈震动[8]，而实际情况往往是会发生猛烈的撞击和震动；不能保持设备的清洁，执勤或训练后往往不能够及时擦拭；不能做到定期检查，使得设备的一些小毛病不能被及时发现，从而造成更大的损失。4完善短波通信技术在边防应用的建议近年来，我军加大短波通信装备的研发力度，在短波通信装备研制方面取得了丰硕的成果。随着数字调制解调、信道自适应、跳频通信等新技术的应用，短波通信装备的通信可靠性和抗干扰性能有了很大提高。但是，我军短波通信建设的整体水平与外军相比，还存在着一定的差距。随着信息化建设的飞速发展，我军通信建设正朝着网络化、智能化、一体化的方向飞速发展。为4了适应以综合电子信息系统集成为核心的信息化建设的需要，充分发挥短波通信系统的作战效能，今后还需要做好以下儿个方而的工作：4.1合理定位，明确发展方向短波通信既可以利用地波或近垂直天线技术进行中近距离的机动通信、保障战术通信指挥任务，也可以利用天波进行中远距离通信，保障战略通信指挥任务，能够适应多兵种、多层次通信指挥的需要。但由于信道杼陛不好，短波通信也存在着传输速率低的弱点，无法进行高速数据传输。要想搞好短波通信建设，必须对短波通信在我军通信网系中的作用进行合理的定位，规划出科学的发展方向。既要根据反“台独”军事斗争准备的迫切需要，针对部队的急需解决的通信问题，明确近期的重点工作，也要根据我军信息化建设的需要，结合短波通信的自身特点，制定出长远的发展方向。4.2加大研发力度，促进技术革新科学技术是第一生产力[9]。近年来，我军的通信装备科研工作取得了丰硕的成果，短波通信的可靠性和抗干扰性能有了很大提高，但与外军相比，我军短波通信装备的整体性能还存在着一定差距，难以适应军队信息化建设的要求。在短波数据传输技术、信道技术和组网技术这几个方面，我军还应该加大研发力度，促进各种新技术、新成果的开发应用，全面提高我军短波通信装备的性能。4.3抓好管理使用，发挥装备效能短波通信主要依赖时变特性很强的电离层的反射进行传输，在实际操作过程中，短波天线的架设方向和角度，短波通信频率的选择等人为操作因素对短波通信的质量有着至关重要的影响[10]。另一方面，短波电台组网后，如何对不同级别、不同网系、不同结构和功能的短波电台的发射功率、工作时间、工作频率和业务种类等内容进行规划和管理、避免相互干扰，使整个网络能够正常工作，也直接影响到短波通信网的使用效果。因此，组织运用好短波通信装备，是能否充分发挥装备通信效能的关键。这既需要科研人员结合部队的需求和实际使用情况，进行科学合理的设计，研制出性能先进、又便于部队使用的通信装备；也需要部队充分了解短波通信的特点和装备性能，熟练掌握装备的操作规范，进行科学合理的使用，充分发挥装备的作战效能。5无线通信抗干扰技术发展趋势在电子战环境中，不仅单台通信设备要具有多种通信模式和抗多种干扰的能力，更重要的是整个通信系统和网络要具有综合抗干扰能力，能在系统、网络的综合对抗中，在任何复杂环境下，5迅速、可靠地传输信息。5.1基于信号处理的综合抗干扰技术在新一代的通信设备和系统中，仅采用基于信号处理的多种抗干扰措施，如跳频、扩频、混合扩频、自适应干扰抑制、数据猝发、伪信号隐蔽、前向纠错等。这些措施又具有时变性，可以根据电子战的环境进行变化和组合，如跳频，可以随机变速率跳频、自适应跳频等。5.2基于天线与传播的综合抗干扰技术在军用移动无线通信系统中，除了节点互连接力机外，中心台和移动台都使用全向天线。这样，干扰可如同信号那样从四面八方进入接收机。应用天线自动调零和方向性跟踪技术，就可抑制任何方向来的干扰或增强接收输入的信号干扰比。如果在跳频和多进制直扩结合接收的基础上再增加这种天线自适应抑制干扰，将为电台设备提供相当强的抗干扰能力。5.3“通中扰”、“扰中通”抗干扰与对抗综合技术在战场上，敌我双方在相同的通信频段内工作，我方应能在进行抗干扰通信的同时，对敌方的地空、空空、地地通信产生干扰（称为“通中扰”）；我方在对敌方通信指挥系统实施干扰压制时，又能在同一频段中实现我方的通信（称为“扰中通”）。“通中扰、扰中通”综合技术研究的目的是敌我双方的通信处于同一频带内的情况下，达到通信和干扰同时进行，实现通信、干扰一体化。在其总体方案中，利用综合控制技术、软件无线电技术和自适应干扰抑制技术，将各种抗干扰通信体制和通信干扰体制有机地结合起来，实现通信和干扰的协调统一；同时根据实战态势和战场环境选择最合适的通信和干扰方式，针对敌方的通信体制，选择对这种通信的最有效的干扰措施，针对敌方的干扰体制，选择对这种干扰最好的抗干扰通信方式，使得通信和干扰都达到最佳的效果。随着微电子技术、计算机技术、网络通信技术等信息技术的飞速发展，通信抗干扰技术发生巨大变化。尤其是军用通信，以低截获、数字化处理、网络化为主要特点，通用化、软件化、智能化、综合一体化发展。结语短波通信主要依靠电离层反射进行中远距离通信，甚至在核爆条件下也只会受到有限范围内的短时影响，具有很强的抗毁性能，战时是最可靠和最有效的通信保障手段；此外，短波通信还可以通过地波传播或者近垂直入射天线技术实现中近距离机动通信，弥补微波、超短波等通信手段的不足。因此，短波通信在当今的军事通信领域，特别是公安边防部队中依然扮演着不可缺少6的霞要角色。参考文献[1]王岩松,姜虹.浅析短波通信的发展现状与趋势[J].中国无线电,2007,(7).[2]董彬虹,李少谦.短波通信的现状及发展趋势[J].信息与电子工程,2007,(1).[3](美)拉帕波特（Rappaport,T.S.）.无线通信原理与应用[M].2版.北京:电子工业出版社,2006.[4]葛海龙,李青山.外军电子战装备与技术[M].长沙:国防科技大学出版社,2003[5]郭齐胜等.装备效能评估概论[M].北京:国防工业出版社,2005[6]李国坡.通信干