短波通信自1924年问世以来,由于具有设备简单、价格低廉、通信距离远、顽存性强等许多独特的优点,一直是远距离无线电通信的主要手段。
但由于短波通信是靠电离层的反射来实现的,因此电离层的高度、密度变化会引起短波信道参数的变化,最佳工作频率在不同的季节、月份、时间差异很大,选择适当则通信顺利可靠,反之则很困难,甚至会使通信中断。而且由于信道窄,相互干扰也比较严重。正是短波信道的这种时变性及拥挤性,影响了短波通信的速度、质量及可靠性。因此只有解决了实时探测信道传播特性和干扰分布并能及时改变通信频率,才能使短波通信在卫星等其它通信手段的激烈竞争中得以生存和发展。
近十余年来,随着电子技术、数字电路技术、微处理机控制技术的迅速发展,针对上述问题,各先进工业国家(尤其是美国和西德)从理论到实践都取得了突破性进展,其中的佼佼者要算高频自适应通信系统(HF Adaptive Communications System)。该系统的一个重要标志就是采用RTCE(Real Time Chan-nel Evalution),即实时信道估值技术。
RTCE技术的采用主要有两种方式或者说经历了两个阶段:
一、在独立的系统中采用RTCE技术,为高频通信提供最佳频率信息。如早期的CURTS和近期的Chirp等频率管理系统。其中比较典型的如AN/TRQ-35(V)战术频率管理系统。美军指挥机关采用这种系统后,大大提高了短波通信的可靠性,在通信距离为3000公里的条件下,可靠性达99.9%,也就是说一年仅中断9小时。该系统最突出的优点是能在全频段实施信道估值,便于组成区域性的频率管理系统。而且由于它是一个独立的系统,象天气预报一样,只起提供信息的作用,因此现有的通信设备仍能继续使用,可以避免较大的浪费。但由于探测估值和通信是分离的,所以还不能使通信设备跟踪电离层的短期变化并作出实时响应,因此仍处于较低的水平。
二、在通信系统中直接采用RTCE技术,将探测和通信合为一体,组成高频自适应通信系统。即通信前,该系统对预置频率进行信道参数和干扰分布的探测,并计算出各个频率的质量等级,为通信时选用频率提供实时信息。通信时根据通信前探测的结果,选用最佳频率进行通信。目前这类系统,由于大量采用了数字电路、微机控制、自动调谐、频率合成、纠错编码、时频分集等多种技术,使整机性能稳定可靠,体积小,功能多,自动化程度高。如美国Rockwell Collins公司生产的HF-80系列中的1千瓦高频自适应通信系统,收、发信机合在一起也只有一台260升的电冰箱那么大。它具有自动沟通联络,接收信道扫描,选择性呼叫,对电路进行质量分析,并选择最佳信道工作等多项功能。由于电磁兼容性好,自我干扰、谐波输出都很小。最近该系统在北京至加拿大的埃德蒙顿(约8600公里)和北京至美国的锡德拉皮兹(约10500公里)的远距离通信中,进行了话、移频印字、计算机高速数传和传真等多项试验,均取得满意的效果。西德Siemens公司生产的具有智能功能的CHX-200系统除自动信道选择、选择性呼叫外,还具有加密、抗电子干扰的短波跳频、突发传输及自动反馈重发或前向纠错的数据保护等功能。西德Rohde和Schwarz公司生产的Alis系统则更进一步,除上述类似功能外,还具有数据保护(采用单工方式自动反馈重发)及信道切换(在通信过程中,遇到电波传播情况变差或干扰严重时能作出切换信道的响应,自动跳到次佳频率上工作)等功能。
很显然,探测和通信的结合,加上全系统实施全自动的微机控制,使新一代的高频自适应通信系统不仅能更精确地跟踪电离层的短期变化,对干扰实时地作出响应,较好地实现了自动实时选频,从而大大提高了高频通信的有效性和可靠性,而且也降低了电台操作人员对实践经验和操作技巧的依赖。
自适应通信系统的出现,使现代高频通信令人刮目相看。除容量和带宽外其质量及其它指标已可与卫星通信相比拟,并以其价廉、质优、机动灵活等优点而大放异彩。(胡允林)