【摘要】 短波通信是海上艦艇使用的重要通信手段，因短波自身特點通信不夠穩定，很難滿足通信需求。本文針對海上艦艇短波通信應用現狀，結合短波通信領域出現的新技術，就如何改進短波通信可靠性、提升艦艇通信保障能力進行了分析研究，提出了解決方案。

　　【關鍵詞】 短波通信 分集合并 自適應 人工智能

　　引言：

　　艦艇在海上航行過程中，受客觀條件影響，主要依托無線通信同其它艦艇或岸基指揮所保持通聯。在海面常用的無線通信方式中，根據波段劃分，主要分為中波、短波、超短波、微波、衛星通信等，在20世紀，短波通信作為主要通信手段，是航海時代除導航儀器外最重要的現代化通導裝備。

　　隨著21世紀太空衛星資源的不斷豐富和衛星通信技術的飛速發展，衛星通信已越來越成為海上通信的主要手段。但衛星通信的特點決定了在特殊情況下，其受摧毀或故障性中斷的可能性較大，短波通信的特點決定了其抗毀性強，且可全球通信，因此近年來關于短波通信技術的跟蹤研究又在不斷成為熱點。

　　一、當前短波通信存在的問題

　　海上短波通信是指艦艦、艦岸間利用3-30M頻率進行無線長距離通信的總稱。因短波通信屬于超視距通信，該波段可通過地波或天波的方式進行傳輸，理論上可以實現全球通信。

　　但隨著無線電頻譜技術的發展和艦艇用頻裝備的不斷增加，艦用短波電臺通信質量和通信可靠率近年來成逐漸下降趨勢。

　　以我國黃海北部海域使用情況統計，2001年，一部125w短波電臺在采用定頻通信時，在100-150海里范圍內，可通率達到80%以上，話音質量保持在信號3以上;但在實踐中對2020年全年艦艇通信質量進行測試，相同功率電臺在相同工作模式下，在70海里內仍可保持通信，但可通時間及通信質量均出現了較大幅度下降，在70海里-150海里區間內，可通率僅能保持在20%左右。

　　此外，隨著艦艇用頻裝備的增加，艦艇各裝備間通信互擾現象變得異常突出，因艦艇自身面積狹小，且受隱身技術和艦艇動力、自持力需求持續增加，艦艇天線布設變得異常困難，一艘千噸左右艦艇已部署的各類型天線約20余幅，而短波天線因傳輸特性所限，往往需要占用較大的占地面積，受艦艇電磁兼容性設計約束，很難利用布設大型天線陣的方式來提升通信質量。

　　短波通信在海上航行期間主要用于話音和低速率數據通信，因艦艇在海上值勤期間，各種搶險救援、漁業執法等任務需要傳遞的是現場即時情況通報、多艦艇任務協同，緊急事態應答處置等信息，上述信息對時效性要求較高，話音作為傳輸即時信息的介質具有天然的優勢。但短波通信作為一種變參信道，受地域、季節、氣象、波浪等因素影響較大，話音質量普遍較差，在進行通聯時更多依賴于電臺值守人員經長期訓練獲得的經驗，可以對系統的工作參數進行實時調整。

　　以前艦艇報務員工作經驗都在數十年以上，但隨著人員崗位調整和人才流動性加大，電臺值守因經驗缺乏也面臨著越來越多的困難。

　　二、短波新技術應用研究

　　為提高短波通信質量，滿足海上任務協同通信需求，近年來，國內外在相關領域開展了大量研究，其中短波分集合并技術、頻率自適應技術和人工智能認知技術等成為了研究重點。

　　2.1 分集合并技術

　　所謂分集，就是將需要傳遞的信息以空間、頻率或時間劃分的方式分隔成若干個衰落基本不相關的信號。分集種類包括空間分集、頻率分集、角分集、時間分集等。

　　信號分集后還需要進行信號合并，即在接收端接收到若干條相互獨立的支路信號以后，可以通過合并技術來得到分集增益。根據位置不同，可分為檢測前合并和檢測后合并技術。

　　短波傳輸信道分為地波和天波兩種，其中地波通信主要用于近距離通信，受多徑效應影響較大。而天波通信系主要用于中遠距離通信，其利用電離層反射實現超視距通信，屬于變參信道，信號傳輸穩定性差。

　　主要原因是：

　　1.電離層的變化會使信號產生衰落，在衰落過程中信號幅度和頻率會發生相應變化;

　　2.天波通信也存在著多徑效應，會產生頻率選擇性衰落和多路徑延時。

　　選擇性衰落造成信號失真，多徑延時使信號在時間維度發生變化，嚴重限制了短波鏈路數據傳輸的質量。

　　而分集接收可以有效抵消信號衰落、提高系統信噪比。短波分集接收就是利用多個路徑或頻率、不同到達時間、不同編碼或調制等方式去接收含有同一信息的短波信號，并將采集來的多個信號按照某種方法合并后再提取信息。它能利用多路徑接收信號的不相關性獲取分集效果，有效提升短波臺站接收信噪比，從而減小接收信號衰落造成的影響，進一步降低誤碼率。只要分集接收的幾個信號之間是相對獨立的，則經過適當合并后就能使通信性能大為改善。但分集設計方案不夠優秀，也可能無法正常解調電平很高的信號，因空中信道傳輸帶來的的信息錯誤也得不到有效抑制，通信質量沒有保證。

　　如艦艇編隊在同一海域共同執行任務時，指揮艦需與岸基指揮所進行通信聯絡，在不改變現有短波臺站部署前提下，可通過編隊內多部電臺聯網方式，同時發射、接收同一信號，采取分集合并技術進一步提升短波通信質量;岸基臺站則可采取多臺站組網方式提高分集接收能力。

　　2.2 頻率自適應技術

　　短波通信頻率使用范圍有限(約27Mhz)，為滿足全球各行業通信需求，信道擁擠狀況突出。受天氣、地域、潮汐、電離層變化、海浪等多種因素影響，短波通信使用的頻率對通信影響非常大，甚至白天與夜晚的用頻也呈現完全不一樣的特點。

　　通過使用實踐來看，選擇合適的短波通信頻率能大大提升通信質量。但受限于操作人員技術水平，很難保證在海上航行期間動態選擇理想的通信頻率，通常預置的都是在艦艇離港前進行測試后固定使用的頻率。