作者：陸建勛

    本文分析了高頻(HF)通信的重要地位及存在的主要問題，針對信息戰等未來戰場環境，探討了改進高頻通信技術體制的新技術，并介紹了高頻自適應瞬間通信系統(HF-ABCS)的原理和特點。

    要害詞高頻通信

    一、高頻通信在軍事通信中的現狀與發展

    (1)高頻(1.5～30MHz)通信多年來一向在我國無線通信中占主導地位。由于近代衛星通信有很大發展，尤其銥星、地球星等相繼發射，全球的個人通信即將實現，光纖通信也極為發達，這些通信手段信道穩定、頻帶寬、容量大，因此高頻通信已有逐步被冷落的趨勢，在我國研究單位多已轉向更高頻段的研究，生產廠也屈指可數。美國在二十世紀七八十年代熱衷于衛星通信的研究與使用，但在海灣戰爭中發現高頻通信仍有其重要價值，其注重力有所扭轉，美國海軍用了上億美元更新其艦艇高頻通信裝備就是一個例證。西歐各國對高頻通信的研究也不遺余力。在現代艦艇、車輛等移動軍事通信中，高頻通信仍然是主要通信手段。

    (2)在超視距無線通信中，當前最主要的手段是衛星通信、高頻通信、對流層散射通信和流星余跡通信等。衛星通信是靠衛星做為中繼，和平時期很好用，但戰時衛星被干擾或破壞的可能性是存在的，非凡在信息戰條件下，它將是主要指向目標，過分信賴它是危險的。其他三種手段是以自然界中電離層、對流層、流星電離余跡做為反射媒介，這些媒介被破壞的可能性小得多，其中對流層散射和流星余跡通信天線尺寸大，通信距離有限，主要適合固定臺站使用，因此惟一適合運動中通信的是高頻通信。高頻通信由于價格便宜、機動性強、適應范圍寬(艦載、機載、車載、背負、固定)，生命力強，適合遠中近各種距離的通信，所以非凡適合軍事領域的應用。

    (3)高頻通信技術發展水平在五六十年代主要是人工調諧，六七十年代發展自動調諧，七八十年代向寬帶化、不調諧、少調諧(天線自動調諧)發展：為了適應通信的電子對抗，八十年代以來高頻通信也在研究擴頻、跳頻、瞬間(突發)通信等技術，由于高頻信道擁擠，擴頻受較大限制。跳頻一般速率較低，通常每秒在幾十跳范圍，個別高達2560-5000跳/秒。雖然因為信道擁擠，干擾跳頻時偵察識別難度增大，但跳頻本身尋找較安靜的頻率點也有一定困難，高速跳頻也還在試驗摸索階段。二十世紀八十年代前后在實時信道評估(RTCE)，選頻技術及自動鏈路建立(ALE)、高頻通信網絡的研究，以及對串行自適應均衡調制解調器等研究上均有較大進步；現代新型收發信機能由計算機控制，進一步提高了高頻通信的性能。這些技術對高頻信號的質量，如頻率穩定度、非線性失真、頻譜純度、相位抖動等都提出了較嚴格的要求。近年美國推出一些超常規的新型擴頻跳頻通信系統，引起國際關注，說明現代高頻通信系統的研究已有很大提高。

    二、高頻通信技術的差距和潛力

    盡管現代高頻通信在技術諸多方面有所提高，但由于高頻信道不像衛星和光纖那樣基本屬于恒參信道，高頻本身存在衰落、多徑、工業噪聲和電臺干擾、還受太陽黑子影響，它屬于時變色散信道，研究難度較大。所以我國高頻通信有些仍在使用信道利用率很低的人工報和電傳報，高頻數傳的速率約在2400b/s以下，還普遍采用點對點專向通信，很少組網。盡管近年引進了無線報文處理、自動轉報等技術，但和現代通信組網和交換技術來比，則還有很大差距。在未來高技術戰爭中，尤其在信息戰條件下，有線傳輸易遭破壞，衛星通信不可能普遍裝備，信道過分集中的衛星更易受干擾和破壞，因此我們必須加強高頻通信技術的研究。

    高頻通信與現代通信技術相結合還有很大潛力可挖，現列舉三點：

    1.高頻頻率資源有很大潛力

    高頻通信根據不同通信距離選定工作頻率。頻率資源有限，從1.5至30MHz只有28.5MHz帶寬。但有限頻率資源卻沒能很好利用[1]，以3000km距離通信為例，其最高可用頻率(MUF)在中午時間有可能達到40～50MHz，但不穩定，天天變化很大，即使月中值大部分也超過30MHz，在清晨傍晚最高可用頻率月中值大約在10MHz左右，由于高頻通信雙方同步換頻困難，因此選擇工作頻率就盡量躲開變化不定的頻率高端，盡量選在最佳可用頻率(OWF或FOT)以下，一般只選日頻、夜頻，因此實際工作頻率又大幅下降。在工作頻率日頻選在18.2MHz.夜頻為6.5MHz。因此有大量高端的頻率資源沒能很好利用，大多數電臺工作在20MHz以下，實際愈接近高頻的高端，例如20～30MHz大氣和工業干擾噪聲愈低、多徑干擾愈小，更接近單模區，因此衰落愈慢，同時天線效率也愈高，這些對數據傳輸就更為有利。所以我們要研究如何開發高頻高端的利用方法。

    2.高頻信道是“多孔性”的

    高頻信道十分擁擠，這是大家的共識，尤其在夜間，可利用的頻帶更窄，高頻頻段除了民用廣播長期占用某些頻率外，其他商用、軍用電臺為了壓制鄰近電臺干擾，減少衰落影響，往往采用加大功率、強行占用的手段，把小電臺趕走，就更加重了高頻擁擠程度，但是仔細分析高頻信道的狀況，除了上面所述高頻頻率資源沒很好利用外，即使在擁擠的低端(一般在20MHz以下)，也還是有許多頻率資源可以利用[4]?？梢钥吹?，在最擁擠的13MHz以下取100個間隔100kHz的3kHz帶寬信道進行24小時監測，從七天統計結果看仍有3.85%(夜間)至28%(白天)的信道干擾電平小于1μv。而從1μv的干擾升為10μv干擾的時間分布。90%的信道超過2分鐘，80%的信道超過5分鐘，這說明即使在最擁擠的頻率低端還是“有隙可乘”的，不但頻率上有縫隙，而且時間上也有縫隙(以分鐘為單位)，這就是高頻信道頻率和時間的“多孔性”。這就說明在高頻信道上想找一個24小時空閑的干凈信道是很困難的。但找一個較短時間(數分鐘)的空閑頻率還是可能的，條件之一是要去選(選頻)，第二是選到以后要馬上用(快速通信)。由于高頻通信大部分為短時間的業務(廣播除外)，報文之間的空隙就更多了。假如你采用瞬間通信(零點幾秒)方式，那將會是“游刃有余”了。當然，這在現行系統是做不到的，必須研究相適應的新通信體制。

    3.瞬間通信的特點

    瞬間通信(BurstCommunication)也稱猝發通信或快速通信[5]。通常指在零點幾秒的時間內發送一份電文或數據的通信方式。瞬間通信實際也是數字通信的一種，但為了通信時間短，它不能像數據通信那樣用長時間去同步，也不適合于反饋式糾錯，通常它適用于隱蔽通信。在現代戰爭中，低速率無線通信電波在空中停留時間長，輕易受到干擾，甚至招致反輻射導彈的襲擊。由于高頻很擁擠，必須先識別才能干擾，而瞬間通信極少先驗概率，電波在空中瞬間即逝，是利用高頻“多孔性”的有力工具，它不易被干擾。瞬間通信在發射較長報文時可利用分組技術，并采用跳頻方式，這將給偵察和干擾帶來許多困難。

    三、高頻自適應瞬間通信系統的原理與應用

    從以上分析可看出，高頻通信還有很大潛力可挖。要研究用新的高頻通信體制代替常規的高頻通信體制：即用瞬間高速通信代替傳統的電傳和人工報等低速通信方式；用成熟猜測軟件得出最佳可用頻率(OWF)為基礎，存儲在雙方計算機中，并在其上下以空閑信道實時選頻(RT-FCS)和“即選即通”的方式，探測并建立實時通信信道的方法，代替傳統的以“日頻”、“夜頻”為基礎的預先分配信道方法，并盡可能提高工作頻率，以提高高頻通信效率：用計算機在收發雙方存儲預先約定的跳頻圖譜及約定的收發頻率、時間差值，以達到雙向同步抗干擾通信；用分組通信方式將較長報文分割為若干適合瞬間通信長度的報文，在收端再聯接起來并具有存儲轉發功能。概括起來可以說，該系統采用了瞬間高速數傳技術、空閑信道實時選頻技術、計算機控制下的時分體制、分組通信技術、群跳頻技術等若干新技術，組成高頻自適應瞬間通信系統(HF-AdaptiveBurseCommunicationSystem，HF-ABCS)。

    HF-ABCS通信系統的特點和應用可概括為以下幾點：

    1.抗干擾能力強，體制新、增益高

    ABCS系統是一種由計算機控制的，依托最佳可用頻率(OWF)猜測的選頻(擴頻/跳頻)+瞬間通信(瞬間/跳頻)+分組通信組成的新系統，是適應信息戰條件下的高頻通信新體制。其中，基于OWF的實時選頻和瞬間通信均帶來非凡的優越性(選擇一個好的頻率其效果將不是改善幾分貝，而是十幾分貝至幾十分貝，將可能進一步提高通信速率)。

    2.可以實現頻率、速率自適應

    采用“先選(安靜頻率)后探(發探測頻率進行溝通)”、“先探(測)后通(瞬間通信)”的方式通信，可靠性高，避免盲發，可主動避開干擾頻率，實現頻率自適應和速率自適應。假如頻率選的好，選取到高信噪比信道，瞬間報文可以提高數傳速率，例如4800b/s、7200b/s或更高，反之可以調低，例如2400b/s、1200b/s，通信速率隨信道質量而自動調整，從而大大提高通信可靠性。

    3.增大通信容量，改善集中臺站的電磁兼容性

    高頻數傳即使按現實的有效速率2400b/s計算，按1/2的效率，通信仍有1200b/s，相當24路50波特的電傳，因此目前在高頻通信中大量采用的各占一路頻率的慢速人工、電傳通信，完全可以用分組串行的ABCS系統來代替。這不但大大縮小通信時間，而且可以實現一部發信機以串行方式和多個用戶通信，大大減少并行發射帶來的嚴重電磁干擾和功率分散。這對困擾大中型艦艇的高頻電磁兼容性問題會帶來很大改善，同時還可節約許多設備。這方案同樣適用于陸地的集中臺站[2]。

    4.HF-ABCS系統可靈活應用

    在發端建立信箱辦法可實現主動取報，實現雙向自動通信：利用選頻技術，不用瞬間通信，在選定頻率中指定某些頻率為常收頻率，也可以通長報文或數據；某些情況下也可以不用OWF選頻，例如數據鏈采用地波傳輸時，地波頻率可先選定若干安靜頻率點進行分配，數據鏈可以用地波ABCS方式，瞬間/跳頻應答方式進行通信，由于每次通信頻率都不相同，因此具有很強抗干擾能力；數據鏈通信也可采用近垂直入射天波，可以擴大通信距離到400-500km，此時ABCS要考慮電離層反射頻率。

    5.HF-ABCS系統同樣適合多種使用

    這一系統通用性強，適合多種使用，例如陸地高頻通信中心臺站采用ABCS系統，會帶來收發信機和天線的大量節約，一部發信機可迅速換頻以應答方式與多個站點進行通信，收到報文可與干線數傳網對接，實現無線/有線的迅速轉換無縫聯結，用ABCS系統轉發可組成新的高頻無線網；中心臺對覆蓋區的選頻通播，移動臺收到探測信號后可隨時將存儲信息以瞬間方式發回；移動式背負電臺采用瞬間大功率方式，可以做到2W→15W，15W→1OOW向中心臺發信，非凡適合移動環境使用。

    四、結束語

    HF-ABCS通信系統使通用窄帶高頻通信設備實現了寬帶抗干擾通信，這種體制還有很大潛力可挖，預期它會給現有高頻通信體制帶來新的發展。

    參加文獻

    [1]陸建勛.高頻自適應通信體制的原理與發展展望.1997.3

    [2]陸建勛．艦艇電磁兼容性與通信體制的未來發展.1997.5

    [3]陸建勛.我國艦艇高頻通信技術的未來發展.1997.12

    [4]R.A.Cortreu.短波信道自動監測系統.1988

    [5]陸建勛.瞬間通信的原理和應用.全國數字通信學術會議論文集.1979