浅析国外短波通信装备的现状与发展趋势

魏敬波，蔡磊，樊陈月

（1.中国电子科技集团公司第五十四研究所；2.石家庄高新区管委会，河北 石家庄 050000）

短波通信主要依靠电离层反射传输，存在信道质量差、可通频段窄、通信容量小等不足，曾一度被卫星通信所取代。但随着反卫星武器的出现，卫星出现了平时易受干扰、战时易被摧毁等问题。20世纪80年代初，各国重新重视对短波通信的研究。1979年，美军首次将短波通信列为军队一线指挥的通信技术手段，极大地突显了短波通信的潜在价值；进入80年代后，美军大力推进一系列遍及各兵种的短波通信发展计划；在90年代初的海湾战争中，以美、法等国为首的西方军队将短波通信用于部队的一线指挥，取得了良好的通信效果。海湾战争结束后，世界各国逐渐开展并加快了对短波通信的研究与应用；近年来，各国陆续开发出了一系列性能优异、可靠性良好的短波电台，建立了新型的短波通信系统。典型的有采用软件无线电技术的软件可定义短波电台和采用组网技术的短波通信网。

1 软件可定义短波电台

在现代高技术信息化战争中，各军种联合作战已成为主要作战模式，而联合作战实现有赖于联合信息的互通能力。软件无线电对确保联合作战信息的互通起着至关重要的作用，成为美军研发的热点技术。

美军为实现联合作战和信息优势正在大力研发各种新型软件无线电系统，软件可定义短波电台就是其中一种。

软件可定义短波电台采用软件无线电技术，其基本技术路线是建立一个开放的包含“模数转换器（A/D）-数字信号处理器（DSP）-数模转换器（D/A）”模型的硬件通用平台。该平台将A/D和D/A尽可能的靠近电台射频天线，并通过滤波器实现对各个信道频段上的分离；并且基于DSP，将短波电台各种功能实现IP化，即通过软件编程实现短波电台工作时对不同信道的选择、信号的抽样、量化、编/解码、处理和变换等电台收发功能以及信号调制、保密算法、通信协议等。

美国哈里斯公司生产的AN/PRC-160型、RF-7800H型短波电台，德国罗德施瓦茨公司生产的M3SR型短波电台就是基于软件无线电技术的新型短波电台，它们打破了传统短波电台主要通过硬件方式实现不同功能的技术体制，创造性地通过软件编程实现了短波电台各种功能和模式，并通过动态波形加载，可以实现不同军兵种及不同功能短波电台的互操作，它是美国“联合战术无线电系统”（JTRS）计划的核心技术，代表了目前世界范围内最先进的无线通信发展方向。

2 短波通信网

短波通信主要依靠电离层反射实现连通，通信距离较远，是目前各国远距离通信的主要技术手段之一。但由于电离层的特性随时间、气候等因素的影响，再加上可通频段狭窄，且环境噪声、电磁干扰日益严重，可通频率随时间空间快速变化，短波传统的点对点的通信模式的稳定性越来越差，已经无法满足复杂电磁环境下可靠通信的要求。采用组网通信方式可以在网内选择最佳链路，克服信道不稳定、干扰大、可靠性差等不足。目前国外典型的大型先进短波通信系统是美军在用的短波全球通信系统（HFGCS）。

美军将HFGCS系统作为其全球军事战略的重要组成部分，高度自动化的HFGCS系统为国家指挥机构紧急作战命令发布、全球人道援助、北约军事行动以及作战飞机和舰艇编队的指挥控制等提供中远程通信业务。HFGCS系统全球共有13个短波台站，并通过地面有线网络连接起来，如图1所示。每个HFGCS台站有10到30个信道接收机，采用二代自适应（2G ALE）技术支持同时建立多个ALE小区。地面台站通过预先规划的频率集自动选择最佳路由用于ALE呼叫，而无须获知实际机动用户的位置信息。

图1 美国高频全球通信系统站点位置

HFGCS系统中大功率地面台站的最大发射功率为4kW，其语音通信和数据通信覆盖范围分别约为3200km和4000km，如图2所示。整个系统覆盖了全球绝大部分地区，为美军作战部队在全世界范围内提供语音、数据等业务。

图2 美国高频全球通信系统系统覆盖

目前，美军的HFGCS系统主要采用中心控制模式，即中心网络控制台站集中控制其他短波台站，并且中心网络控制台站采用双中心站，互为备份。中心网络控制台站通过地面网关实现与电话网、NIPRNET等其他网络的互联互通。在美军的下一步规划中，HFGCS系统将逐步从中心控制模式转变为分布式工作模式，整个系统将变为无明确中心网络控制台站的分布式短波台站系统，大大提高短波通信的稳定性和传输能力。截至2010年，美军已完成HFGCS系统规划第一阶段的项目改进，主要实现了HFGCS系统的IP化，即远程配置控制和语音、数据等业务的IP化。现阶段，正处于HFGCS系统规划第二阶段，主要解决站与站之间保密通信、空中平台移动IP等技术问题。

美军HFGCS系统通过有线互连的短波台站为机动用户提供接入服务的网络化组织运用的模式，有效克服了短波信道时变性强、稳定性差等问题，极大地提升了短波通信的保障效果。短波通信的综合组网将是下一步的发展方向。

3 结语

软件可定义短波电台是当今计算机技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在短波通信应用的产物，它打破了传统短波电台主要通过硬件方式实现不同功能的技术体制，创造性地通过软件编程实现了短波电台各种功能和模式。短波组网通信通过网内选择最佳链路，有效克服了信道不稳定、干扰大、可靠性差等不足，极大地提高了短波通信的可靠性。它们是当前国外短波通信系统的重点研究方向，对我国今后的新型短波通系统的发展具有较好的借鉴意义。