李帥

海軍潛艇是國(guó)家重要的核威懾力量和海上突出兵力，為了提高隱蔽狀態(tài)下的生存能力和突然襲擊效果，潛艇需要較長(zhǎng)時(shí)間的水下待命。作為潛艇天然屏障的海水，由于具有相對(duì)較高的導(dǎo)電率，潛艇在避開了各種高新技術(shù)探測(cè)的同時(shí)也屏蔽了對(duì)自己有用的指揮信號(hào)，形成潛艇指揮通信的致命弱點(diǎn)。因此，如何提高通信效能和通信抗干擾能力，增加潛艇通信距離和通信深度成為潛艇通信的世界性的難題。

我軍目前對(duì)潛通信系統(tǒng)的通信保障能力比較弱，現(xiàn)有艦隊(duì)級(jí)長(zhǎng)波臺(tái)功率小、效率低，僅僅能夠保障近海潛艇戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練需要，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。所以在戰(zhàn)時(shí)敵大功率臺(tái)實(shí)施同頻干擾時(shí)，根本無法保證對(duì)我方潛艇的可靠指揮通信。針對(duì)現(xiàn)有通信條件，本文探討了復(fù)雜電磁環(huán)境下潛艇甚低頻通信抗干擾能力的方法。

1多臺(tái)同頻聯(lián)合發(fā)信

利用同步網(wǎng)控制各發(fā)射臺(tái)定時(shí)同頻發(fā)射信號(hào)，各發(fā)射臺(tái)之間有一定時(shí)延，這個(gè)時(shí)延可以使各接收信號(hào)獨(dú)立互不相關(guān)。然后通過時(shí)延控制、信道參數(shù)估計(jì)、解擴(kuò)、信號(hào)合并等步驟使接收信號(hào)有效疊加。由于各發(fā)射臺(tái)對(duì)接收機(jī)的方位不同，接收端需要采用全向天線。

在接收時(shí)刻接收到延時(shí)信號(hào)，通過對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道參數(shù)估計(jì)得出參數(shù)，然后與解擴(kuò)信號(hào)加權(quán)，最后各支路按一定的方式進(jìn)行合并。

延時(shí)分集技術(shù)實(shí)際上是人為將窄帶頻率非選擇性衰落信道變成頻率選擇性信道，然后利用類似的RAKE接收技術(shù)收集信號(hào)。如果按理想情況接收到的多發(fā)射臺(tái)信號(hào)經(jīng)處理后相位完全對(duì)準(zhǔn)，兩路信號(hào)疊加時(shí)最多可以獲得3dB增益，三路疊加可獲得4.8dB增益。這在甚低頻通信中可以大大增加有效傳播距離，改善接收信號(hào)質(zhì)量。

2多臺(tái)異頻聯(lián)合發(fā)信

目前，我軍甚低頻對(duì)潛發(fā)信值班采用的是單臺(tái)、單頻、定點(diǎn)發(fā)信，受電離層隨機(jī)變化及大氣噪聲的干擾，很容易造成潛艇收信的錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)。如果采用多個(gè)臺(tái)在不同頻率上同時(shí)進(jìn)行發(fā)信的方式，潛艇在接收某個(gè)臺(tái)的信號(hào)發(fā)現(xiàn)無法收信或收信效果不好時(shí)，可立即調(diào)整頻率和潛艇航向，接收其它臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，保證對(duì)潛通信的可靠性。這種方法也可以解決我臺(tái)、收信潛艇與敵臺(tái)近似分布在一條直線上受到敵臺(tái)同頻干擾的問題。以南海地區(qū)收信為例，我某發(fā)信A臺(tái)、發(fā)信B臺(tái)同時(shí)在兩個(gè)頻率點(diǎn)上發(fā)信，“西北角”臺(tái)進(jìn)行干擾，雖然信號(hào)與干擾波方向近似在同一直線上，但“西北角”臺(tái)只能對(duì)兩個(gè)頻率信號(hào)之一進(jìn)行干擾，而不能同時(shí)進(jìn)行干擾。這樣就能保證有一個(gè)頻率對(duì)潛艇的指揮暢通。目前我軍大部分潛艇上安裝了天線共用器，通過天線共用器，兩部收信機(jī)可在不同的頻率上同時(shí)用一副天線收信，這樣潛艇就可以同時(shí)接收來波方向相近的兩個(gè)頻率上的信號(hào)，而不需切換接收機(jī)頻率和改變潛艇航向。

多臺(tái)多頻點(diǎn)同時(shí)發(fā)報(bào)，不僅要求同時(shí)參與對(duì)潛通信值班的臺(tái)站增加，而且要求值班臺(tái)站在進(jìn)行定點(diǎn)發(fā)信時(shí)延長(zhǎng)發(fā)信時(shí)間和增加報(bào)文重發(fā)次數(shù)，以保證潛艇在某一頻率上不能正確收信時(shí)，馬上切換到新的收信頻率后仍能接收到其它臺(tái)發(fā)出的報(bào)文，否則，多臺(tái)多頻工作就不能充分發(fā)揮其戰(zhàn)術(shù)使用效能。

3在甚低頻中采用Turbo碼

隨著通信系統(tǒng)工作頻率的降低，信道噪聲統(tǒng)計(jì)特征非高斯化趨勢(shì)越來越顯著。因此，在甚低頻頻段（10～30kHz主要用于對(duì)潛通信），信道接收機(jī)就必須考慮非高斯噪聲的影響。甚低頻信道中的噪聲干擾包括人為噪聲干擾和大氣噪聲干擾，其中大氣噪聲干擾占主導(dǎo)地位。大氣噪聲的主要部分為全球范圍內(nèi)活動(dòng)雷電造成的脈沖型非高斯噪聲。原因在于電磁波在甚低頻頻段電波衰減很?。壳Ч?分貝），而雷電瞬間放電強(qiáng)度極大，因此不論近區(qū)或遠(yuǎn)區(qū)的雷電都會(huì)在接收端形成強(qiáng)烈的非高斯噪聲，對(duì)通信造成較大干擾。另一方面，甚低頻結(jié)構(gòu)龐大的發(fā)射天線與波長(zhǎng)相比仍是小天線，天線輻射電阻很小僅0.18Ω左右，因此甚低頻通信系統(tǒng)發(fā)射功率每提高1dB所付出的工程造價(jià)與短波或超高頻通信系統(tǒng)相比要高得多，在發(fā)射臺(tái)規(guī)模已經(jīng)較大的情況下更是如此。所以在甚低頻頻段開展高效Turbo碼的應(yīng)用研究對(duì)于減小發(fā)射臺(tái)規(guī)模，提高通信速率，增大通信距離都有十分重要的意義。

4選擇合適的甚低頻調(diào)制方式

在甚低頻通信系統(tǒng)中，由于甚低頻通信的發(fā)射系統(tǒng)天線回路中有大能量?jī)?chǔ)存，故希望信號(hào)帶寬和發(fā)射機(jī)天線上信號(hào)的瞬變現(xiàn)象盡量減少[1]?？紤]到這種特殊情況因此要求設(shè)計(jì)出的一種信號(hào)除必須具有極好的抗干擾性外，還必須在發(fā)射天線優(yōu)先帶寬內(nèi)盡可能高的數(shù)據(jù)率和避免發(fā)射機(jī)產(chǎn)生不希望有的瞬變現(xiàn)象。這就要求此信號(hào)是一種頻率間隔很小并且相互正交和相位連續(xù)的移頻鍵控信號(hào)。因?yàn)橐祁l的兩頻率之間的正交性和頻率間隔近，就可以構(gòu)成良好的噪聲抑制和密集的功率譜。而相位的連續(xù)性則可以防止激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生高壓瞬變現(xiàn)象等問題。最小移頻鍵控（MSK）信號(hào)就恰恰是具有以上特點(diǎn)的一種移頻鍵控信號(hào)。MSK是調(diào)制指數(shù)低，移頻量很小，相位連續(xù)的信號(hào)，它所占據(jù)的高頻通帶很窄，很適用于甚低頻通信系統(tǒng)。除頻譜受到嚴(yán)重限制的通信系統(tǒng)中可優(yōu)先使用MSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)之外，在高頻、甚高頻及衛(wèi)星通信中也可以用MSK調(diào)制解調(diào)的方法來大大提高其數(shù)據(jù)傳輸速率等等[2]。

MSK既具有較好的誤碼性能，功率譜密度又非常集中，而且信號(hào)沒有相位和幅度的突變，因而對(duì)甚低頻通信來說是非常合適的調(diào)制方式，目前無論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，在甚低頻通信工程中最小移頻鍵控都已經(jīng)成為了首選的調(diào)制方式。

5小結(jié)

未來作戰(zhàn)，我軍潛艇將面臨的電磁環(huán)境主要包括自然界的電磁影響、軍用民用設(shè)備的自擾互擾、敵方的電磁進(jìn)攻，其中，威脅最大的還是敵從地面、空中實(shí)施的電磁干擾和反輻射武器攻擊。如何在復(fù)雜電磁環(huán)境中保持對(duì)潛艇的迅速、準(zhǔn)確、不間斷的通信，對(duì)我軍具有重大的戰(zhàn)略意義。本文提出了可行的利用通信組織以及采用不同的調(diào)制方式來提高復(fù)雜電磁環(huán)境下潛艇甚低頻通信抗干擾能力的方法，可以作為保障潛艇通信持續(xù)性的重要參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳偉陵.移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000：98-111

[2]袁翊.甚低頻對(duì)前通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)體系的比較[J].現(xiàn)代通信技術(shù)，1990（3）：45-51