魏敬波，蔡磊，樊陳月

（1.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所；2.石家莊高新區(qū)管委會，河北 石家莊 050000）

短波通信主要依靠電離層反射傳輸，存在信道質(zhì)量差、可通頻段窄、通信容量小等不足，曾一度被衛(wèi)星通信所取代。但隨著反衛(wèi)星武器的出現(xiàn)，衛(wèi)星出現(xiàn)了平時易受干擾、戰(zhàn)時易被摧毀等問題。20世紀(jì)80年代初，各國重新重視對短波通信的研究。1979年，美軍首次將短波通信列為軍隊一線指揮的通信技術(shù)手段，極大地突顯了短波通信的潛在價值；進(jìn)入80年代后，美軍大力推進(jìn)一系列遍及各兵種的短波通信發(fā)展計劃；在90年代初的海灣戰(zhàn)爭中，以美、法等國為首的西方軍隊將短波通信用于部隊的一線指揮，取得了良好的通信效果。海灣戰(zhàn)爭結(jié)束后，世界各國逐漸開展并加快了對短波通信的研究與應(yīng)用；近年來，各國陸續(xù)開發(fā)出了一系列性能優(yōu)異、可靠性良好的短波電臺，建立了新型的短波通信系統(tǒng)。典型的有采用軟件無線電技術(shù)的軟件可定義短波電臺和采用組網(wǎng)技術(shù)的短波通信網(wǎng)。

1 軟件可定義短波電臺

在現(xiàn)代高技術(shù)信息化戰(zhàn)爭中，各軍種聯(lián)合作戰(zhàn)已成為主要作戰(zhàn)模式，而聯(lián)合作戰(zhàn)實現(xiàn)有賴于聯(lián)合信息的互通能力。軟件無線電對確保聯(lián)合作戰(zhàn)信息的互通起著至關(guān)重要的作用，成為美軍研發(fā)的熱點技術(shù)。

美軍為實現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)和信息優(yōu)勢正在大力研發(fā)各種新型軟件無線電系統(tǒng)，軟件可定義短波電臺就是其中一種。

軟件可定義短波電臺采用軟件無線電技術(shù)，其基本技術(shù)路線是建立一個開放的包含“模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）-數(shù)字信號處理器（DSP）-數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）”模型的硬件通用平臺。該平臺將A/D和D/A盡可能的靠近電臺射頻天線，并通過濾波器實現(xiàn)對各個信道頻段上的分離；并且基于DSP，將短波電臺各種功能實現(xiàn)IP化，即通過軟件編程實現(xiàn)短波電臺工作時對不同信道的選擇、信號的抽樣、量化、編/解碼、處理和變換等電臺收發(fā)功能以及信號調(diào)制、保密算法、通信協(xié)議等。

美國哈里斯公司生產(chǎn)的AN/PRC-160型、RF-7800H型短波電臺，德國羅德施瓦茨公司生產(chǎn)的M3SR型短波電臺就是基于軟件無線電技術(shù)的新型短波電臺，它們打破了傳統(tǒng)短波電臺主要通過硬件方式實現(xiàn)不同功能的技術(shù)體制，創(chuàng)造性地通過軟件編程實現(xiàn)了短波電臺各種功能和模式，并通過動態(tài)波形加載，可以實現(xiàn)不同軍兵種及不同功能短波電臺的互操作，它是美國“聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)”（JTRS）計劃的核心技術(shù)，代表了目前世界范圍內(nèi)最先進(jìn)的無線通信發(fā)展方向。

2 短波通信網(wǎng)

短波通信主要依靠電離層反射實現(xiàn)連通，通信距離較遠(yuǎn)，是目前各國遠(yuǎn)距離通信的主要技術(shù)手段之一。但由于電離層的特性隨時間、氣候等因素的影響，再加上可通頻段狹窄，且環(huán)境噪聲、電磁干擾日益嚴(yán)重，可通頻率隨時間空間快速變化，短波傳統(tǒng)的點對點的通信模式的穩(wěn)定性越來越差，已經(jīng)無法滿足復(fù)雜電磁環(huán)境下可靠通信的要求。采用組網(wǎng)通信方式可以在網(wǎng)內(nèi)選擇最佳鏈路，克服信道不穩(wěn)定、干擾大、可靠性差等不足。目前國外典型的大型先進(jìn)短波通信系統(tǒng)是美軍在用的短波全球通信系統(tǒng)（HFGCS）。

美軍將HFGCS系統(tǒng)作為其全球軍事戰(zhàn)略的重要組成部分，高度自動化的HFGCS系統(tǒng)為國家指揮機構(gòu)緊急作戰(zhàn)命令發(fā)布、全球人道援助、北約軍事行動以及作戰(zhàn)飛機和艦艇編隊的指揮控制等提供中遠(yuǎn)程通信業(yè)務(wù)。HFGCS系統(tǒng)全球共有13個短波臺站，并通過地面有線網(wǎng)絡(luò)連接起來，如圖1所示。每個HFGCS臺站有10到30個信道接收機，采用二代自適應(yīng)（2G ALE）技術(shù)支持同時建立多個ALE小區(qū)。地面臺站通過預(yù)先規(guī)劃的頻率集自動選擇最佳路由用于ALE呼叫，而無須獲知實際機動用戶的位置信息。

圖1 美國高頻全球通信系統(tǒng)站點位置

HFGCS系統(tǒng)中大功率地面臺站的最大發(fā)射功率為4kW，其語音通信和數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍分別約為3200km和4000km，如圖2所示。整個系統(tǒng)覆蓋了全球絕大部分地區(qū)，為美軍作戰(zhàn)部隊在全世界范圍內(nèi)提供語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。

圖2 美國高頻全球通信系統(tǒng)系統(tǒng)覆蓋

目前，美軍的HFGCS系統(tǒng)主要采用中心控制模式，即中心網(wǎng)絡(luò)控制臺站集中控制其他短波臺站，并且中心網(wǎng)絡(luò)控制臺站采用雙中心站，互為備份。中心網(wǎng)絡(luò)控制臺站通過地面網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)與電話網(wǎng)、NIPRNET等其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。在美軍的下一步規(guī)劃中，HFGCS系統(tǒng)將逐步從中心控制模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际焦ぷ髂Ｊ剑麄€系統(tǒng)將變?yōu)闊o明確中心網(wǎng)絡(luò)控制臺站的分布式短波臺站系統(tǒng)，大大提高短波通信的穩(wěn)定性和傳輸能力。截至2010年，美軍已完成HFGCS系統(tǒng)規(guī)劃第一階段的項目改進(jìn)，主要實現(xiàn)了HFGCS系統(tǒng)的IP化，即遠(yuǎn)程配置控制和語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的IP化。現(xiàn)階段，正處于HFGCS系統(tǒng)規(guī)劃第二階段，主要解決站與站之間保密通信、空中平臺移動IP等技術(shù)問題。

美軍HFGCS系統(tǒng)通過有線互連的短波臺站為機動用戶提供接入服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化組織運用的模式，有效克服了短波信道時變性強、穩(wěn)定性差等問題，極大地提升了短波通信的保障效果。短波通信的綜合組網(wǎng)將是下一步的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

軟件可定義短波電臺是當(dāng)今計算機技術(shù)、超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信應(yīng)用的產(chǎn)物，它打破了傳統(tǒng)短波電臺主要通過硬件方式實現(xiàn)不同功能的技術(shù)體制，創(chuàng)造性地通過軟件編程實現(xiàn)了短波電臺各種功能和模式。短波組網(wǎng)通信通過網(wǎng)內(nèi)選擇最佳鏈路，有效克服了信道不穩(wěn)定、干擾大、可靠性差等不足，極大地提高了短波通信的可靠性。它們是當(dāng)前國外短波通信系統(tǒng)的重點研究方向，對我國今后的新型短波通系統(tǒng)的發(fā)展具有較好的借鑒意義。