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(xiàn)狀及其在海上通信方面的應(yīng)用，并闡述了一種短波通信技術(shù)在遠(yuǎn)海通信中的應(yīng)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(xiàn)收發(fā)信息等一系列諸多問題。最后簡要介紹了現(xiàn)代海上通信應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：短波通信 遠(yuǎn)海通信 電臺資源 信道

1.引言

隨著海上貿(mào)易和海洋漁業(yè)的迅速發(fā)展，短波通信技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xiàn)收發(fā)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(xiàn)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(jīng)濟的遠(yuǎn)程通信手段，在遠(yuǎn)距離通信方面一直占據(jù)重要地位，被人們廣泛應(yīng)用。盡管短波段的通信容量較小，通信質(zhì)量受電離層等多種因素影響，但這一古老而傳統(tǒng)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(tǒng)”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(wǎng)絡(luò)樞紐和有源中繼體制約的遠(yuǎn)程通信手段，一但發(fā)生戰(zhàn)爭或災(zāi)害，各種通信網(wǎng)絡(luò)都可能受到破壞，衛(wèi)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(wèi)星覆蓋不到的地區(qū)，主要依靠短波進行通信。

我國沿海現(xiàn)有多座短波岸臺，海上作業(yè)的船舶（除少數(shù)漁船外）都配備了短波電臺和無線電導(dǎo)航定位設(shè)備。船岸通信已從過去單一的短波莫爾斯電報、調(diào)幅無線電話發(fā)展到現(xiàn)在的短波單邊帶通話、調(diào)頻無線電話、衛(wèi)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(tǒng)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(yán)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(xiàn)船與岸多點收發(fā)，必須對無線電臺的收發(fā)頻率進行選擇控制。本方法的核心技術(shù)就是通過文件多路收發(fā)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(xiàn)多點用戶之間收發(fā)文件的實時進行，并基于本特點還可實現(xiàn)文件的斷點續(xù)傳；不僅實現(xiàn)船舶和岸上、船舶和船舶之間多點用戶的實時數(shù)據(jù)傳遞，還能實現(xiàn)對不同覆蓋范圍內(nèi)的船舶進行頻率自動分配選擇，從而達(dá)到充分利用短波電臺資源的目的。

原理如圖1所示，當(dāng)船舶航行到不同的海域時，船舶終端將衛(wèi)星定位信息（如北斗定位信息）自動反饋給發(fā)射接收平臺，發(fā)射接收平臺再傳遞給文件多路收發(fā)控制平臺，文件多路收發(fā)控制平臺根據(jù)反饋信息數(shù)據(jù)，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(fā)送給發(fā)射接收平臺，發(fā)射接收平臺將此控制頻率信息發(fā)送給船舶終端，船舶終端再根據(jù)該控制頻率信息自動修改相應(yīng)的通信頻率。

文件多路收發(fā)控制平臺主要用于對船舶反饋衛(wèi)星定位信息的分析，對船舶終端用戶的分組，頻率控制數(shù)據(jù)的生成與發(fā)送。首先，衛(wèi)星定位信息到達(dá)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(jīng)喚醒電路對電臺頻率模式控制模塊進行觸發(fā)，后者再調(diào)用存儲器中原始分組信息和頻率分配表，接著根據(jù)前面對衛(wèi)星定位信息的分析結(jié)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(fā)送給發(fā)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(jù)岸上用戶所注冊的物理位置進行分組，分組信息默認(rèn)是不變的。船舶終端分組采用邏輯分組，即根據(jù)船舶反饋的北斗信息，先確定船舶所處的海域范圍，再根據(jù)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(dāng)同一范圍內(nèi)的船舶數(shù)量過多，達(dá)到分組上限時，系統(tǒng)也會將該范圍內(nèi)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(yuǎn)海航行的過程中，船舶終端會定時向發(fā)射接收平臺發(fā)送海上定位信息數(shù)據(jù)，發(fā)射接收平臺會將不同船舶終端發(fā)來的信息分類整理并發(fā)送給文件多路收發(fā)控制平臺，文件多路收發(fā)控制平臺經(jīng)篩選分析后生成新的控制頻率信號，再通過發(fā)射接收平臺將新的頻率控制信號發(fā)送給船舶終端。

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

4.現(xiàn)代海上通信應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的進步，短波數(shù)字通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信都得到了高速發(fā)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(yuǎn)洋乃至全球；通信應(yīng)用也將更加廣泛，從過去基本的生產(chǎn)指揮、遇險報警、搶險救助拓展為海洋氣象、船位監(jiān)測、業(yè)務(wù)管理，以及市場行情、后勤補給、傷病救治、生活事務(wù)等多方面的通信服務(wù)。可以預(yù)見，以短波數(shù)字通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，傳輸海上多媒體數(shù)據(jù)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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