如何提高短波頻率資源在海上通信中的效率

王桂格+楊曉勤+沈華琳

摘 要：本文首先介紹了短波通信的特點、現狀及其在海上通信方面的應用，并闡述了一種短波通信技術在遠海通信中的應用方法和途徑，通過該方法能夠有效利用有限的短波頻率資源，解決不同的船舶電臺占用同一頻率信道無法實現收發信息等一系列諸多問題。最后簡要介紹了現代海上通信應用技術的發展趨勢。

關鍵詞：短波通信 遠海通信 電臺資源 信道

1.引言

隨著海上貿易和海洋漁業的迅速發展，短波通信技術已遠遠不能滿足船岸間的信息傳輸需求。由于短波段的頻率資源有限，多個船舶電臺占用同一頻率信道無法實現收發信息同時進行，而且由于船岸間距離不同，所適用的最佳頻率范圍也不同，這些都使得船舶和岸上，以及船舶之間的通信極為困難。

2.短波通信的特點及現狀

短波是指頻率為3～30MHz的無線電波，它主要利用電離層的反射進行傳播。短波通信是一種有效而經濟的遠程通信手段，在遠距離通信方面一直占據重要地位，被人們廣泛應用。盡管短波段的通信容量較小，通信質量受電離層等多種因素影響，但這一古老而傳統的通信方式仍具有自己的特點：

（1）電離層這個天然的“中繼系統”不易遭人為破壞，更不易長期破壞；其因自然條件、人為條件造成的“中斷”時間也是短暫的。

（2）短波通信是唯一不受網絡樞紐和有源中繼體制約的遠程通信手段，一但發生戰爭或災害，各種通信網絡都可能受到破壞，衛星也可能受到攻擊。無論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力與短波通信都是無可比擬的。

（3）在衛星覆蓋不到的地區，主要依靠短波進行通信。

我國沿海現有多座短波岸臺，海上作業的船舶（除少數漁船外）都配備了短波電臺和無線電導航定位設備。船岸通信已從過去單一的短波莫爾斯電報、調幅無線電話發展到現在的短波單邊帶通話、調頻無線電話、衛星通信、CDMA通信等方式。但由于短波通信方式的頻率資源少，加之船岸通信裝備落后，以及傳統的通信管理模式，致使短波段通信信道利用率低，船岸、船船間通信相互干擾大，嚴重時根本無法通信。因此，合理控制短波通信的傳輸途徑，是解決短波段通信信道擁擠，提高信道利用率的有效方法。

3.一種海上短波通信傳輸控制途徑及方法

由于海上船舶眾多，要實現船與岸多點收發，必須對無線電臺的收發頻率進行選擇控制。本方法的核心技術就是通過文件多路收發控制平臺，對船舶終端通信信道所占用的不同頻率進行選擇控制，從而實現多點用戶之間收發文件的實時進行，并基于本特點還可實現文件的斷點續傳；不僅實現船舶和岸上、船舶和船舶之間多點用戶的實時數據傳遞，還能實現對不同覆蓋范圍內的船舶進行頻率自動分配選擇，從而達到充分利用短波電臺資源的目的。

原理如圖1所示，當船舶航行到不同的海域時，船舶終端將衛星定位信息（如北斗定位信息）自動反饋給發射接收平臺，發射接收平臺再傳遞給文件多路收發控制平臺，文件多路收發控制平臺根據反饋信息數據，判斷船舶所處位置，為船舶自動分組，并為該組船舶自動選擇與之匹配的頻率模式，然后將該頻率控制信息發送給發射接收平臺，發射接收平臺將此控制頻率信息發送給船舶終端，船舶終端再根據該控制頻率信息自動修改相應的通信頻率。

文件多路收發控制平臺主要用于對船舶反饋衛星定位信息的分析，對船舶終端用戶的分組，頻率控制數據的生成與發送。首先，衛星定位信息到達控制平臺信息輸入接口模塊，然后由該模塊對北斗定位信息進行篩選與分析，再經喚醒電路對電臺頻率模式控制模塊進行觸發，后者再調用存儲器中原始分組信息和頻率分配表，接著根據前面對衛星定位信息的分析結果對船舶終端進行分組，同時生成新的頻率控制信號，再通過射頻模塊發送給發射接收平臺。

圖2示出多點船舶終端頻率覆蓋范圍。岸臺終端采用物理分組方式，即根據岸上用戶所注冊的物理位置進行分組，分組信息默認是不變的。船舶終端分組采用邏輯分組，即根據船舶反饋的北斗信息，先確定船舶所處的海域范圍，再根據與之匹配的頻率信息進行分組，由于船舶在海上的位置隨著時間的變化，是不固定的，因此船舶終端分組也是不固定的。另外，當同一范圍內的船舶數量過多，達到分組上限時，系統也會將該范圍內的船舶終端再劃分成若干組。

控制頻率信息流程如圖3所示，在船舶逐漸向遠海航行的過程中，船舶終端會定時向發射接收平臺發送海上定位信息數據，發射接收平臺會將不同船舶終端發來的信息分類整理并發送給文件多路收發控制平臺，文件多路收發控制平臺經篩選分析后生成新的控制頻率信號，再通過發射接收平臺將新的頻率控制信號發送給船舶終端。

當文件傳輸過程中由于受到外界干擾（如天氣）而造成部分數據丟失時，通過本裝置及控制方法可實現文件的斷點續傳。即當發射接收平臺接收到船舶終端發來的文件之后，先要對該文件進行完整性校對，若未發現有缺失，則直接發送給岸上終端或其他船舶終端，如果發現文件有缺失，則提取數據存儲單元中的校驗數據，遍歷缺失文件編號，然后將生成重發請求信號發送到船舶終端等待重發。

4.現代海上通信應用技術的發展趨勢

隨著現代通信技術的進步，短波數字通信、數字微波通信、衛星通信都得到了高速發展，促使海上通信有了更大幅度的變化和更明顯的改善。通信距離將從過去的近海擴展到遠洋乃至全球；通信應用也將更加廣泛，從過去基本的生產指揮、遇險報警、搶險救助拓展為海洋氣象、船位監測、業務管理，以及市場行情、后勤補給、傷病救治、生活事務等多方面的通信服務。可以預見，以短波數字通信、互聯網技術為基礎，傳輸海上多媒體數據的海上通信模式，必將成為海上通信的主體，成為真正意義上的海上“中國移動”。

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