海洋超短波聯合超視距通信技術分析

彭義東

摘 ? 要：文章基于南海海上應用時產生的通信需求，細致分析流星余跡突發、Es層以及對流層多模共鏈聯合超視距通信技術實施的可行性，并進行深入闡述，介紹該項技術的基本情況，包括功能特點、組成部分以及主要流程，并提出了一些技術實施要點，為更好發揮該項技術的優勢和作用、提升通信水平提供良好借鑒和參考。

關鍵詞：超短波;聯合超視距通信技術;通信能力

超短波聯合超視距通信系統，兼具流星余跡、Es層信道資源、對流層散射方面的應用優勢，是現階段流星余跡通信設備方面的波形擴展設備，同時，能夠起到良好的能力提升作用。超短波聯合超視距通信系統所使用的信道模式，能夠在同一個鏈路體系下，實現目標彎管傳輸，這一良好物理機制在整個通信系統的運行和發展過程中起到積極作用。

1 ? ?通信技術設計可行性

在地球表面20 km高度范圍以內的對流層之中，存在著大氣波導超折射、不均勻體湍流散射現象以及不規則層反射方面的現象。而在地球上空80～120 km高度范圍內，有流星余跡的突發情況，在電離層E層的偶發高電子密度層Es層，這些介質會導致甚高頻（Very High Frequency，VHF）電波實現彎管傳輸。從這一特點入手，如果將寬波束天線應用在VHF通信系統之中，用于收發天線的空中交匯區將能夠針對電離層E層高度和對流層進行充分有效的切割，并在流星余跡突發、Es層以及對流層多模共鏈聯合超視距情況下，達到通信的目的，由此來看，其創新了遠程超視距非實時通信活動的實施方式。

2 ? ?通信技術基本情況

2.1 ?功能特點

流星余跡突發、Es層以及對流層多模共鏈聯合超視距通信技術，以流星余跡突發設備為基礎，屬于通用硬件平臺，是流星余跡通信設備的波形擴展，更是重要的能力提升設備，可以針對長持續、自動識別突發這兩種信道模式進行全自動識別。在該通信技術運用中，積極選擇合適的波形通信軟件，并在信道條件的基礎上實現速率智能可變、動態調整業務方面的連續通信，相比較于流星余跡突發單純的設備應用情況，能夠實現多種服務功能的良好拓展，如從單波形向著雙波形轉變，由單業務向著多業務方向轉變，由剛性保底服務朝著彈性多功能增值服務方向轉變，以及信息的實際吞吐量都得到了顯著的增加。

2.2 ?組成部分

流星余跡突發、Es層以及對流層多模共鏈聯合超視距通信技術系統構建過程中，主要采用兩個端站，這兩個端站設備之間保持著同等的組成部分，將一個端站事先設定為主站，并將另一個設定為從站，再通過點對點、輪時雙工通信的方式，可以起到良好的工作效果。實際設計單端站的過程中，主要是包含了業務及監控終端、基帶處理單元、調制解調單元、收發信機單元等部分，具體組成如圖1所示。

2.3 ?通信環節實施流程

流星余跡突發、Es層以及對流層多模共鏈聯合超視距通信技術系統在實際運行過程中，需要按照一定的作業流程進行，包含4個主要環節，在鏈路傳輸控制軟件的作用下，可以起到良好的運行效果。

第一階段為VHF超視距突發信道探測階段，目的在于觀測是否存在提供通信作用的信道。

第二階段是流星余跡突發自適應變速率通信或者VHF超視距突發信道識別階段，運行過程中的重點為實現文電數據的輪時雙工通信目標，其自適應變速率保持在4～64 kbps，并且還要針對現行的信道模式加以細致觀察和識別，看其是否為Es層以及對流層的長持續信道。

第三階段是Es層以及對流層初始速率方面的通信階段，為科學、有效地開展通信活動提供重要的前提支撐。這種通用形式下的通信模式，初始速率為4 kbps，可以為文電數據輪時雙工通信和隨按即說（Push to Talk，PTT）類型的話音半雙工通信提供重要支撐。同時，這一階段還能夠針對30 s內的信道統計特性進行充分檢測，良好地評估速率值的狀態，看其是否和當前的信道特性保持著較高的匹配度。

第四階段是Es層、對流層自適應變速率通信的階段。經過前幾個階段，尤其是第三階段的運行，可以正式開展通信活動。其支持的傳輸速率保持在4～256 kbps范圍之內，可以提供的業務內容類型也較為豐富，包插數據、撥號語音、PTT話音以及低速動圖等，實現輪時雙工通信。通信活動實時開展環節中，如果無法尋找到有效的可用信道，伺機連續發生中斷，整個技術系統將會自動轉向到第一階段之中，再次開展循環[1]通信技術系統實施流程如圖2所示。

3 ? ?技術要點

為提升整個技術系統的應用優勢和作用，需要高度重視各項環節，采用系統化的關鍵技術手段開展建設活動，提升總體建設水平。

3.1 ?信道設計

3.1.1 ?實時探測

系統開始運行后，處在第一階段工作狀態中，主站可以直接發送探測幀，從站則處在等待接收的狀態，在測定實際探測幀類型時，需要向主站發送一定信號，即為應答幀，告訴對方這里存在著可供通信的信道。主站再次接收到一定應答幀后，系統運行狀態將會轉到第二階段之中。當主站沒有順利接收到應答幀的時候，需要再次發送一定的探測幀，直到收到為止。

3.1.2 ?識別模式

科學、準確識別好VHF突發信道，需要高度重視通信信道的實際持續時間情況，以此作為重要的衡量依據，可以起到良好效果。通常情況下，流星余跡會持續在零點幾秒到幾秒之間，對于Es層和對流層來說，這些方面的信道持續時間會處在幾秒鐘到幾小時之間，不具備穩定性，但要比流星余跡所持續的時間長[2]。

3.1.3 ?估計速率

從VHF信道特性所得到的實時檢測結果入手，充分結合整個通信技術系統方面的運行質量，開展綜合性的評估工作，得到最佳的速率，為自適應業務的后續運行提供重要支持，包含自適應業務的接入處理工作、重復使用信道統計工作和選取好速率自適應調制解調波形。通信技術系統運行的第三階段和第四階段中，想要準確反映出歸一化平均信噪比，也就是值電平變化和站址基噪環境方面所得到的信噪比，需要開展一定時間范圍的考察工作，做好周期性的實時統計工作。結合速率自適應策略的實施情況，也能夠為設定好適當的速率提供良好前提條件[3]。

3.2 ?自適應業務接入

傳輸帶寬處在可變的條件下，按照信道狀態的實際變化情況，基帶處理單元可以結合其帶寬要求，推進帶寬動態分配活動的順利開展，其中需要注重按照自適應業務接入情況、信道統計復用策略的要求，實現多種業務之間的科學性分配，促進對話音、低速動圖業務保持著良好運行效果。針對自適應業務進行合理設計，保證信道統計復用活動的順利開展，需要高度重視現階段信道應用的實際狀態情況，考量到用戶的業務接入需求，憑借信道條件的實際狀況確定好可接入業務的具體種類，設定好不同業務實際可以占用的帶寬，實現充分利用帶寬資源的目標。

4 ? ?結語

流星余跡突發、Es層以及對流層多模共鏈聯合超視距通信技術，在當前多個領域的通信工作中都發揮著積極作用，對于推進南海海上應用活動的順利實施具有積極意義。結合通信技術的實際應用需求，開展全方位的技術設計工作，將能夠起到良好的效果，更大限度地提升通信活動的整體水平。

[參考文獻]

[1]周艷.一種海上超短波超視距通信裝置.中國：CN201610565926.4[P].2016.

[2]任香凝，王偉，龐博.超短波聯合超視距通信技術研究[J].無線電通信技術，2013（4）：18-21.

[3]孫兵兵.超短波跳頻通信系統關鍵技術的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2017.