陸軍工程大學(xué)指揮控制學(xué)院廖湘琳副教授為您講述——
短波通信：戰(zhàn)場(chǎng)通信的保底手段
■朱衛(wèi)星 馮 浩 李 豹
●它依賴“永不消逝的電磁波”進(jìn)行通信
●它通信距離遠(yuǎn)、使用靈活方便、應(yīng)用廣泛
●它經(jīng)過(guò)智能化加持，發(fā)展前景更加廣闊
短波通信傳播方式示意圖。
在1986年的錫德拉灣海戰(zhàn)中，美軍率先摧毀了利比亞軍隊(duì)的指揮控制中心及通信設(shè)施，使得其陷入被動(dòng)挨打的境地；在俄軍對(duì)敘利亞展開(kāi)軍事行動(dòng)期間，極端組織“伊斯蘭國(guó)”和反政府武裝的通信網(wǎng)絡(luò)因受到俄軍電磁壓制、信號(hào)屏蔽而被破壞，面對(duì)空襲無(wú)計(jì)可施……由此可以看出，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，如果通信“陣地”失守，結(jié)局往往難逃一敗。
有這樣一種通信手段，能夠在通信癱瘓時(shí)迅速重建戰(zhàn)場(chǎng)指揮通信網(wǎng)絡(luò)，它就是短波通信。
短波通信，是指利用頻率為3兆赫~30兆赫的電磁波進(jìn)行的通信。它具有通信距離遠(yuǎn)、開(kāi)通迅速、機(jī)動(dòng)靈活、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)便捷等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椴灰蕾囉谝妆淮輾У墓潭ɑA(chǔ)設(shè)施，短波通信成為戰(zhàn)場(chǎng)通信的保底手段。然而，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，短波通信的效能發(fā)揮受到的制約越來(lái)越大。因此，短波通信又成了很多國(guó)家想解決卻又難以解決的難題。
獨(dú)一無(wú)二的通信方式
1921年，意大利羅馬一位無(wú)線電愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)，利用功率僅有幾十瓦的短波電臺(tái)發(fā)出的無(wú)線電波，竟然可以被遠(yuǎn)在丹麥哥本哈根的接收機(jī)接收。這偶然的“千里傳音”讓人們驚奇地發(fā)現(xiàn)：原來(lái)功率如此小的電臺(tái)竟可以傳播那么遠(yuǎn)。從此，短波通信“一炮走紅”。
短波通信主要通過(guò)地波和天波兩種方式進(jìn)行通信傳播。其中，地波是指沿地面進(jìn)行傳播的無(wú)線電波，而天波則是無(wú)線電波發(fā)射到空中經(jīng)高空電離層反射回地面的方式。
飛檐走壁，身手敏捷——地波具備獨(dú)特的“繞射”能力。和在高空放置通信中繼才能繞過(guò)障礙通信的超短波不同，在地波傳播過(guò)程中，短波可以直接繞過(guò)障礙物進(jìn)行傳播。
上天入地，高飛遠(yuǎn)傳——天波無(wú)需通信中繼保障，傳播距離極遠(yuǎn)。因?yàn)槎滩í?dú)特的頻率特性，它無(wú)法穿透電離層。地球高空的電離層就像是一面可以反射電磁波的鏡子，短波會(huì)在發(fā)射后經(jīng)電離層反射回地面。此時(shí)，地面即可接收到反射而來(lái)的無(wú)線電波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)異地長(zhǎng)距離通信。因此，這個(gè)被稱為“高空魔鏡”的“中繼系統(tǒng)”——電離層，便成為短波通信永久的天然通信中繼站。人們無(wú)需任何通信中繼和通信基礎(chǔ)設(shè)施保障，僅靠幾部短波電臺(tái)，就可利用短波通信迅速建立戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。另外，短波能夠在地面與電離層之間實(shí)現(xiàn)多次反射，這也使得其通信距離能夠達(dá)到幾千公里，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)全球通信。
短波通信技術(shù)所具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，常被用來(lái)解決復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的通信難題。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍由于各作戰(zhàn)分隊(duì)間距離較遠(yuǎn)，超短波通信范圍被限制在40公里之內(nèi)，無(wú)法滿足戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)覆蓋半徑達(dá)300公里的需求。因此，多國(guó)指揮官在戰(zhàn)術(shù)通信中優(yōu)先使用短波通信作為戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)術(shù)中遠(yuǎn)程通信的主要手段。而由于作戰(zhàn)地域多為沙漠，沙粒吸收地波現(xiàn)象嚴(yán)重，特種部隊(duì)在深入沙漠腹地執(zhí)行軍事任務(wù)時(shí)，更青睞于可以通過(guò)天波傳輸?shù)亩滩ㄍㄐ拧?/p>
在現(xiàn)代高技術(shù)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，信息的互聯(lián)互通能力是指揮作戰(zhàn)的必要條件。由于電離層具有不被摧毀的特性，當(dāng)己方的通信衛(wèi)星、通信臺(tái)站以及其他通信方式在戰(zhàn)時(shí)被敵方摧毀時(shí)，短波通信電臺(tái)可作為保底手段重建作戰(zhàn)指揮通信網(wǎng)，避免戰(zhàn)場(chǎng)通信中斷，這也是許多國(guó)家不遺余力發(fā)展短波通信技術(shù)的原因。
短波通信從誕生以來(lái)，也曾因戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)與武器裝備的發(fā)展變化而受到冷落。然而，一次又一次的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)讓世界各國(guó)意識(shí)到，短波通信在戰(zhàn)場(chǎng)上依然必不可少。
“傳令有阻”的通信痛點(diǎn)
盡管短波通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了一個(gè)多世紀(jì)，許多通信難題仍亟待解決。
其中，短波通信頻帶窄、容量小是“硬傷”。短波通信的實(shí)際使用頻率在1.5兆赫到30兆赫之間，這意味著整個(gè)短波頻段可利用的頻率范圍只有28.5兆赫，通信空間十分擁擠。短波通信的頻帶寬度只有3千赫，很大程度上限制了短波通信的容量和數(shù)據(jù)傳輸速率。
同時(shí)，短波通信容易中斷。電離層是一個(gè)時(shí)時(shí)刻刻都在變化的傳輸媒質(zhì)。當(dāng)其密度較低而短波頻率較高時(shí)，就可能會(huì)導(dǎo)致電磁波穿透電離層；反之，電磁波就有可能被電離層完全吸收，從而造成短波通信的中斷。另外，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，高速機(jī)動(dòng)的通信平臺(tái)隨著其自身地理位置的不斷改變，其通信頻窗也會(huì)隨之發(fā)生改變，影響通信質(zhì)量。
短波通信過(guò)程也常常會(huì)受到電磁干擾。在自然界中，強(qiáng)烈的太陽(yáng)耀斑活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生磁暴干擾，大氣中雷電帶來(lái)的突發(fā)性脈沖干擾也會(huì)擾亂電離層，對(duì)短波通信產(chǎn)生影響。同時(shí)，人類社會(huì)中存在著的各種電氣設(shè)備和電力網(wǎng)產(chǎn)生的電磁背景噪聲、現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中敵我雙方使用的各種類型電子設(shè)備與有意無(wú)意的電磁干擾等交相混雜，都會(huì)給正常的短波通信造成極大的困難。
不僅如此，由于制信息權(quán)作為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的核心制權(quán)，使得短波通信常常受制于軍事斗爭(zhēng)。2019年，俄軍就曾針對(duì)北約國(guó)家頻頻研發(fā)短波通信裝備的一系列動(dòng)作，在加里寧格勒州部署了“摩爾曼斯克-BN”短波通信干擾系統(tǒng)——這直接影響到了東歐、中歐和波羅的海地區(qū)的北約艦船、飛機(jī)以及地面軍事部門(mén)之間的短波通信信號(hào)。如今，圍繞電磁領(lǐng)域這一無(wú)形戰(zhàn)場(chǎng)的“明爭(zhēng)暗斗”，在世界范圍內(nèi)，尤其是通信技術(shù)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家之間幾乎成為常態(tài)。因此，短波通信雖然有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但也同樣面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
能否解決好短波通信的通信難點(diǎn)，在一定程度上決定了其作為作戰(zhàn)指揮通信的“底牌”能否充分發(fā)揮效能，影響甚至決定著戰(zhàn)爭(zhēng)的勝敗走向。如果戰(zhàn)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重電磁干擾，短波通信極有可能成為唯一的指揮通信手段，所以在復(fù)雜電磁環(huán)境下如何解決短波通信的通聯(lián)難題，成了各國(guó)研究軍事通信的重點(diǎn)。
讓短波通信搭上智能化快車
未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)急劇增加。傳統(tǒng)的短波通信業(yè)務(wù)中，話、報(bào)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)已經(jīng)不能適應(yīng)信息化智能化戰(zhàn)場(chǎng)的應(yīng)用需求。所以，短波通信的發(fā)展也要搭上智能化快車。
如今，新技術(shù)的應(yīng)用，讓短波通信不少難題得以解決。比如，利用自適應(yīng)通信技術(shù)，可以自主選擇同組可通信頻率中最好的頻率；運(yùn)用自主選頻技術(shù)，可以自動(dòng)搜索選擇能用的通信頻率，然后建立通信鏈路；通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)短波語(yǔ)音數(shù)字化通信，以改善通信效果，提高短波通信的通信容量和通信速率……
新的時(shí)代背景下，短波通信也不再“孤軍奮戰(zhàn)”。許多國(guó)家致力于將短波通信與有線光纜通信、衛(wèi)星通信和超短波通信等通信手段相融合，構(gòu)建綜合一體的戰(zhàn)場(chǎng)通信組網(wǎng)體系。通過(guò)與其他通信方式進(jìn)行高效組網(wǎng)，保證多種通信手段的互聯(lián)互通與無(wú)縫銜接，達(dá)到通信區(qū)域的全方位覆蓋，進(jìn)一步保障通信安全。
如今，許多國(guó)家已然在短波通信設(shè)備智能化的道路上開(kāi)始自己的探索。澳大利亞研制出一款HF-90H超小型跳頻短波電臺(tái)，為了克服短波信道可被某些固定電臺(tái)強(qiáng)信號(hào)干擾以及多徑衰落導(dǎo)致的短波環(huán)境差的問(wèn)題，采用了智能邊帶跳頻技術(shù)。在夜晚?xiàng)l件下，它可以使整個(gè)通信網(wǎng)自動(dòng)規(guī)避干擾信號(hào)的信道，調(diào)整到“干凈”的信道區(qū)，最終使得有用信號(hào)變得清晰明顯。作為已知同類中體積最小、功率最大、功能最全的短波電臺(tái)，該設(shè)備保密及抗干擾能力強(qiáng)，從通信的安全性、傳輸穩(wěn)定性、保密性角度來(lái)看，對(duì)作戰(zhàn)效能提升有很大的幫助。
或許在不久的將來(lái)，我們將會(huì)看到一種能夠根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)靈活選擇通信方式的高度集成的智能化模塊化通信平臺(tái)：它攜帶更加方便，可在作戰(zhàn)地域靈活部署，能夠快速組建起高效暢通的作戰(zhàn)指揮網(wǎng)絡(luò)，建立或恢復(fù)戰(zhàn)場(chǎng)上己方指揮通信能力，為最終贏得軍事行動(dòng)的勝利提供堅(jiān)強(qiáng)保證。
圖片制作：賈立龍