摘要：隨著民航空管業(yè)務(wù)量迅速增長，對(duì)空管系統(tǒng)語音通信提出了越來越高的技術(shù)要求?？罩薪煌ü苤撇块T為保證飛行安全，迫切需要良好的地空通信模式。而甚高頻通信由于視距通信直線傳播的特性，擁有不易受天氣等因素影響，穩(wěn)定性高、外界干擾小的優(yōu)勢(shì)，使得甚高頻通信在空中交通管制方面得到廣泛應(yīng)用。本論文基于甚高頻地空通信過程中對(duì)各節(jié)點(diǎn)的分析研究，制定了各節(jié)點(diǎn)設(shè)備音頻電平調(diào)整策略，以減少信號(hào)傳輸過程對(duì)話音質(zhì)量的負(fù)面影響。

關(guān)鍵詞：甚高頻通信；音頻電平

引言

近年來，民航事業(yè)迅猛發(fā)展，飛行流量日益增大，對(duì)空中交通管制的要求越來越嚴(yán)苛。相應(yīng)地，管制員對(duì)管制手段的可靠性、依賴性方面的要求越來越高。這主要體現(xiàn)在地空通信質(zhì)量需求的提升上。目前的航空移動(dòng)通信主要以甚高頻通信為主，意味著甚高頻通信過程中，話音通過調(diào)制載波、空間波傳播直至遠(yuǎn)端解調(diào)后依舊在可接受的音頻范圍內(nèi)且音頻不受干擾、失真，音量適宜、吐字辨識(shí)度高成為甚高頻通信過程的優(yōu)化考量。而通過對(duì)甚高頻通信過程中音頻電平調(diào)整位置的分析，進(jìn)而得出保證管制同機(jī)組對(duì)話質(zhì)量的最優(yōu)策略。

1 甚高頻通信的應(yīng)用及特點(diǎn)

甚高頻通信在空中交通管制業(yè)務(wù)中，應(yīng)用于實(shí)施機(jī)場(chǎng)地面滑行管制的場(chǎng)面管制通信及對(duì)民用航空器在飛行的各個(gè)階段的空中交通管制，包括塔臺(tái)管制、進(jìn)近管制、區(qū)域管制；應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)終端區(qū)情報(bào)和航空氣象信息的廣播；應(yīng)用于各類民用航空器進(jìn)行搜尋、救援、救生和應(yīng)急情況下的特殊通信；應(yīng)用于對(duì)航空公司運(yùn)行控制。

甚高頻通信是以超短波工作模式進(jìn)行，頻率較高，表面波衰減較快，且電磁波一般都會(huì)穿過電離層而不能被反射回地面，即空間波的方式傳播。正因如此，甚高頻通信距離雖不及短波，但信號(hào)質(zhì)量卻能得到保證。而由于通信距離通常為50w電臺(tái)功率對(duì)應(yīng)300km直線距離。為了滿足甚高頻通信在空中交通管制業(yè)務(wù)中的應(yīng)用需求，故而對(duì)甚高頻臺(tái)站的布局提出一定要求。往往通過多信道覆蓋來實(shí)現(xiàn)單個(gè)管制扇區(qū)在航路航線上的通信保證。

2 甚高頻通信地面系統(tǒng)組成

由圖可知甚高頻通信分為地面系統(tǒng)和空中系統(tǒng)。空中系統(tǒng)僅指機(jī)載甚高頻設(shè)備，由電臺(tái)和天線組成。具體介紹地面系統(tǒng)組成。

以管制員發(fā)信為例：

管制員通過用戶界面，選擇特定頻率的甚高頻信道，啟用頭機(jī)、手機(jī)等話音采集器收集并將話音信號(hào)在終端出處理成數(shù)字信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過PCM鏈路或VoIP網(wǎng)絡(luò)傳輸至內(nèi)話語音交換系統(tǒng)。

內(nèi)話語音交換系統(tǒng)為交換的核心單元，承擔(dān)著地空話音通信的重要任務(wù)，對(duì)空中交通安全管理有不可或缺的作用。它是全數(shù)字化的系統(tǒng)，星形拓?fù)浼叭哂嗟慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得它的容錯(cuò)性大幅提升，能夠?qū)崿F(xiàn)地空間的雙向無阻塞話音通信，能夠保證話音通信的可靠性和及時(shí)性。以民航華東空管局使用的奧地利Frequentis公司生產(chǎn)的VCS3020X系列內(nèi)話語音交換系統(tǒng)為例，系統(tǒng)基于PCM/TDMA通信，通過操作席位部分，即管制用戶界面，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)搭載光纖組成的核心交換主干網(wǎng)，622Mbit/s帶寬上承載所有交換業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)話音與數(shù)據(jù)的交互傳輸。最終通過無線通道板卡，將數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后送至對(duì)應(yīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)傳輸，由各地空管局組建的中國民航數(shù)據(jù)網(wǎng)，以ATM信元交換技術(shù)為核心，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)ATM、FR、CES、X.25/HDLC/SDLC、IP及語音等業(yè)務(wù)的支持，并能提供專線連接、VPN、局域網(wǎng)互聯(lián)、程控交換機(jī)PBX互聯(lián)等服務(wù)。支持提供覆蓋全國、各種規(guī)模和不同質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)和專線服務(wù)，滿足接入空管內(nèi)話業(yè)務(wù)、民航自動(dòng)轉(zhuǎn)報(bào)業(yè)務(wù)、甚高頻業(yè)務(wù)、雷達(dá)信號(hào)引接業(yè)務(wù)、程控交換機(jī)PBX聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、民航氣象業(yè)務(wù)、航行情報(bào)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)鏈業(yè)務(wù)、民航信息化業(yè)務(wù)、數(shù)字集群聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、基于X.25數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。經(jīng)內(nèi)話語音交換系統(tǒng)處理后的話音信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)中繼E&M傳輸或PCM透?jìng)髦翆?duì)應(yīng)甚高頻遙控臺(tái)。

在遙控臺(tái)處，話音信號(hào)輸入甚高頻電臺(tái)，經(jīng)音頻放大器處理后同本地振蕩器混頻，搭載載波后的射頻信號(hào)經(jīng)過前置放大器、高頻放大器后由天線輻射發(fā)出，以廣播的方式發(fā)送給同頻率的接收電臺(tái)，包括特定目標(biāo)機(jī)組的接收電臺(tái)。

以上便是整套甚高頻系統(tǒng)地面系統(tǒng)的發(fā)信通信流程。收信流程倒置即可，各節(jié)點(diǎn)組成不變。

3 音頻電平

3.1 音頻電平概念及分類

音頻電平為話音信號(hào)在電路中兩點(diǎn)或幾點(diǎn)在相同阻抗下電量（指電功率或電壓等）的相對(duì)比值，取對(duì)數(shù)，以分貝（dB）表示?？展芟到y(tǒng)中使用的音頻電平是基于600Ω音頻線路阻抗的相對(duì)值。按照信號(hào)流程劃分，音頻電平分為音頻輸入電平、音頻輸出電平。

3.2 音頻電平調(diào)整目的

（1）使話音信號(hào)經(jīng)過甚高頻通信后仍處于人體可接受的音量范圍內(nèi)。

（2）使放大電路適應(yīng)傳輸?shù)脑捯粜盘?hào)，避免信號(hào)失真。

人體可接受的輸入音頻信號(hào)在300Hz～3400Hz之間。通過音頻電平的調(diào)整，使得管制員和機(jī)組即使音色、音域各不相同，仍能保持對(duì)端收到較為穩(wěn)定清晰的話音，即調(diào)整音頻電平的主要目的。

4 音頻電平調(diào)整策略

甚高頻通信過程中音頻電平的調(diào)整可在以下節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)：

（1）管制發(fā)信階段，可調(diào)整的節(jié)點(diǎn)有內(nèi)話系統(tǒng)的話音輸出電平、網(wǎng)絡(luò)傳輸中的路由器端口電平（本端/對(duì)端）、發(fā)信電臺(tái)的音頻輸入電平。

（2）管制收信階段，可調(diào)整的節(jié)點(diǎn)有內(nèi)話系統(tǒng)的話音輸入電平、網(wǎng)絡(luò)傳輸中的路由器端口電平（本端/對(duì)端）、收信電臺(tái)的音頻輸出電平。

音頻的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試參考為1KHz、0dBm。從表1中可以看出，地面系統(tǒng)傳輸過程中，內(nèi)話系統(tǒng)內(nèi)部衰減大致在5 dB左右；其它線路上衰減大致在15 dB，這些衰減主要是由各節(jié)點(diǎn)線架線路阻抗導(dǎo)致。

通過現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行測(cè)試，得到以下電平調(diào)整主體策略：

（1）在發(fā)信階段，話音信號(hào)較弱的情況下，增大內(nèi)話系統(tǒng)處話音輸出電平的效果要優(yōu)于甚高頻電臺(tái)端減小音頻輸入電平。同理在收信階段則是通過調(diào)整甚高頻電臺(tái)音頻輸出電平實(shí)現(xiàn)話音信號(hào)優(yōu)化。通過話音信號(hào)源頭進(jìn)行信號(hào)增益，可以避免對(duì)傳輸過程中噪聲干擾信號(hào)的放大，在電臺(tái)端達(dá)到更為理想的信噪比。

（2）路由器端口增益盡量不作修改。此舉便于信道管理，路由器所連為雙中繼鏈路自動(dòng)切換，更適宜采用默認(rèn)狀態(tài)。且路由器增益更改將同時(shí)影響收發(fā)雙向信號(hào)，缺乏針對(duì)性。

5 結(jié)論

本論文基于理論基礎(chǔ)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)甚高頻地空通信過程中各節(jié)點(diǎn)的研究分析，得出音頻電平調(diào)整策略為主要調(diào)整發(fā)信源頭音頻電平參數(shù)，終端次之，以達(dá)到信號(hào)最優(yōu)。如此，音頻信號(hào)質(zhì)量更容易得到保證，且相對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)更改位置，便于運(yùn)行資料管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 民航教程編委會(huì).民航概論.經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社，2015.

[2] MH/T 4001.1-2016 甚高頻地空通信地面系統(tǒng)第1部分：話音通信系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，2016

作者簡介：趙敏寅，1987年1月，男，漢，上海人，本科，工程師，研究方向：內(nèi)話語音交換。

（作者單位：中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局）