短波频率自适应通信的发展及信号监测

是通信与探测分离，探测设备昂贵，这一发展过程也称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。

2G-ALE通信系统

随着微处理器和数字信号处理技术的不断发展，20世纪80年代中期，出现了在通信系统中直接采用RTCE技术，对短波信道进行探测、评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道，减少了短波信道的时变、多径和噪声等对通信的影响，使得短波通信频率随信道条件变化而改变，从而确保通信始终在质量最佳的信道上进行。由于采用了高速DSP芯片，RTCE作为通信设备的一个嵌入式部件，使得成本大大降低，操作也变得非常方便。

为了使短波自适应电台互通和组网，1988年10月，美国军方颁布了短波自适应通信的军用标准MIL-STD-188/141A;1990年，对应的联邦标准FED-STD-1045协议也正式出台，该协议又简称1045协议，已成为事实上的国际标准。符合1045协议的短波自适应电台一般称为2G-ALE产品。2G-ALE产品型号很多，完成的功能大同小异，典型设备有美国RF-3200、7100系列，德国的ALIS电台等。

2G-ALE自适应通信系统具有以下四种基本功能：

（1）RTCE功能

RTCE功能在短波自适应通信系统中称为链路质量分析LQA(LinkQualityAnalysis)。为了简化设备，降低成本，一般LQA都是在通信前或间隙中进行的，并且只在有限短波信道上进行，通常有10～20个。所获得的数据存储在LQA矩阵中，实际通信时，系统根据LQA矩阵中个信道的排列次序，择优选取工作频率。

（2）自动扫描接收功能

为了接收选择呼叫和进行LQA试验，网中所有电台都具有自动扫描接收功能，可在预先规定的若干信道上循环扫描，等候呼叫信号或者LQA探测信号。

（3）自动建立链路功能

根据LQA矩阵，系统应能全自动建立通信链路，这一功能称为自动链路建立ALE(AutomaticLinkEstablishment)的功能。这是短波自适应通信最终要解决的问题，它是基于接受自动扫描、选择呼叫和LQA综合运用的结果。这是2G-ALE与1G-ALE系统的最大区别。

（4）信道自动切换功能

短波信道存在的随机干扰、选择性衰落、多径等都有可能使已建立的信道质量恶化，甚至可能使通信中断。因此，短波自适应通信系统一般具有信道自动切换功能。即在通信过程中，遇到电波传播条件变坏或严重干扰，自适应系统可以切换信道，使通信频率自动调到LQA矩阵中次佳频率上。

短波日常监测中常见的8FSK是2G-ALE产品中使用最为广泛的一种信号格式，是信道中的LQA探测信号。由于2G-ALE系统的广泛应用，因此在进行监测时8FSK信号出现的次数也最多，如有些台站很长时间一直发射8FSK信号，就可以初步判定是一个很大的短波通信网的通信中枢在进行LQA探测。

2G-ALE规程规定，8FSK每个单音代表3bit的二进制数据(格雷码)，其对应关系如表1所示。

按照2G-ALE规程的要求，当电台收到命令或数据信息后，首先将其转换为基本ALE字组成的原始帧，再进行分组、格雷编码、交织和三倍冗余，最后进行8FSK调制，信号以每秒125个单音的速度发出，因此，发送信息速率375bit/s，符号速率125Baud/s。各单音之间相位连续，过渡应在波形最大或最小处（斜率为零），这样可以保证基带音频信号占用频带最窄，能量更集中。实际监测解调后的8FSK信号波形见图1。

3G-ALE通信系统

由1045协议所定义的2G-ALE系统可以组建抗毁性强、设备简单的交互式短波通信系统，初步满足了用户需求。但随着技术和网络发展，1045协议也暴露出一些不足，主要是无法提供有效的链路接入机制;不支持Internet协议及应用;LQA测量参数只有两个，传输速率大于2400bit/s时精度不够;ALE信号需三次握手才能建立链路，连接速度较慢。

1999年，美军颁布了短波自适应全自动通信网络标准的3G-ALE军标(MIL-STD-188/141B)。在全面支持第二代协议规定的话音通信和小型网络的前提下，该标准有效地支持大规模、数据密集型快速高质量的短波通信系统，再一次在世界范围内引发了对短波通信的研究高潮。在我国，相关的研究工作也已经起步。

3G-ALE全自动短波网络实质上是一种无线分组交换网络，采用OSI的七层结构模型，其下三层的定义和含义如表2所示。

相对于2G-ALE系统，3G-ALE系统进行了大量的改进:链路建立协议管理(3G-ALE)与数据链路业务管理(TM)、高速数据链路管理(HDL)、低速数据链路管理(LDL)、电路连接管理(CLM)等诸协议形成一个相互依赖的3G-ALE协议族，形成比较完整的短波通信新体制。3G-ALE还采用了许多新技术，主要是数字PSK调制解调方式、突发波BW系列波形传输、呼叫信道同步扫描、网内电台划分为不同的驻留组、信道分离、时隙访问方式、载波