唐 艷，劉依卓

（國家無線電監(jiān)測(cè)中心哈爾濱監(jiān)測(cè)站，哈爾濱 150010）

1 引言

業(yè)余無線電是一種以無線電通聯(lián)為方式、以無線電研究為目的的個(gè)人業(yè)余愛好而不涉及謀取利益。由于短波頻段可以利用電離層反射進(jìn)行全球通訊，因此，在這個(gè)頻段上擠滿了獵取遠(yuǎn)距離或稀有臺(tái)的業(yè)余無線電愛好者。

業(yè)余無線電愛好者可以利用電臺(tái)，以多種方式通聯(lián)，常見的通聯(lián)方式有語音方式、摩爾斯電碼方式、無線電傳方式、電視方式和數(shù)字方式。短波電臺(tái)數(shù)字化，全球越來越多的愛好者利用數(shù)字方式進(jìn)行通信，當(dāng)前已形成多種技術(shù)成熟的數(shù)字通信體制（如Olivia MFSK、PSK 31、PACTOR、Clover 等）。將電臺(tái)與計(jì)算機(jī)連接起來，通過專門的軟件，進(jìn)行信息交換，數(shù)字通聯(lián)方式極大豐富了業(yè)余無線電的內(nèi)涵，但同時(shí)也給監(jiān)測(cè)工作加大了難度。因此，本文研究了短波業(yè)余業(yè)務(wù)中幾類常見的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)一步掌握了其通信模式、信號(hào)特征及分析方法。

2 Olivia MFSK

2.1 信號(hào)特征

Olivia MFSK是一種設(shè)計(jì)用于短波頻段困難（低信噪比加多路徑）條件下的業(yè)余無線電電傳打字機(jī)協(xié)議，使用多頻移鍵控（MFSK）調(diào)制方式。Olivia模式通常被稱為Olivia X/Y，其中X表示傳輸?shù)牟煌纛l音調(diào)的數(shù)量，Y表示這些信號(hào)的帶寬（單位赫茲）。常見的Olivia模式的如表1所示。

表1 常見的Olivia模式

按照慣例，業(yè)余電臺(tái)利用Ol iv i a 16/50 0或32/1000模式發(fā)起對(duì)話，一旦建立了通信，通信雙方切換到另一種更適合當(dāng)前傳播條件的模式以繼續(xù)對(duì)話。表2列出了業(yè)余無線電頻段中Olivia 16/500和32/1000常用的中心頻率。

2.2 信號(hào)分析

本文使用WAVECOM公司的W61PC信號(hào)分析軟件對(duì)Olivia MFSK信號(hào)進(jìn)行分析。首先，利用CCC功能進(jìn)行信號(hào)的自動(dòng)分類與模式識(shí)別，如圖1所示，在確認(rèn)為Olivia MFSK信號(hào)后，選擇HF-Mode中的OLIVIA模式進(jìn)行解碼。進(jìn)入解碼狀態(tài)后，需根據(jù)識(shí)別出的Olivia模式選取帶寬值和音調(diào)數(shù)量，并設(shè)置為國際電報(bào)字母表ITU-5，解碼內(nèi)容如圖2所示，為業(yè)余電臺(tái)的通聯(lián)呼叫。

表2 常用中心頻率

圖1 Olivia 32/1000信號(hào)分類與模式識(shí)別

圖2 Olivia 32/1000信號(hào)解碼

3 PSK 31

3.1 信號(hào)特征

PSK 31是一種業(yè)余無線電愛好者建立的優(yōu)秀窄帶數(shù)字通信方式，其波特率為31.25Bd，使用DPSK差分相移鍵控調(diào)制方式，包括DBPSK和DQPSK兩種。PSK 31使用極窄的帶寬來實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)傳送，尤其在干擾很大的情況下也能建立可靠通信。其這一特性在當(dāng)今干擾嚴(yán)重的短波頻段有著重要意義。

PSK 31最常用的通聯(lián)頻率是14.070MHz，此外，在其他波長頻段上也可以發(fā)現(xiàn)PSK 31信號(hào)，表3列出了一些常用的中心頻率。為了進(jìn)一步改善誤碼率和多徑、衰減、多普勒等傳輸影響，業(yè)余無線電愛好者還建立了其他幾種方式，如PSK 63 FEC、PSK125 FEC和PSK 220 FEC。

表3 PSK 31常用中心頻率

3.2 信號(hào)分析

現(xiàn)在主流的信號(hào)分析軟件如W61PC、Go2Signal 以及業(yè)余愛好者開發(fā)的DIGIPAN等，都可以對(duì)PSK 31信號(hào)進(jìn)行分類識(shí)別與解碼。本文使用W61PC對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行分析，分類與模式識(shí)別結(jié)果如圖3所示。信號(hào)解碼時(shí)，需根據(jù)上步識(shí)別結(jié)果設(shè)置解調(diào)方式為DBPSK，同時(shí)設(shè)置國際電報(bào)字母表ITU-5，如圖4為PSK 31信號(hào)的解碼信息。

圖3 PSK 31信號(hào)分類與模式識(shí)別

圖4 PSK 31信號(hào)解碼

4 PACTOR

4.1 信號(hào)特征

PACTOR是一種脈沖式短波數(shù)字通信模式，被業(yè)余無線電愛好者、海上無線電臺(tái)使用。與PSK31、OLIVIA MFSK等模式相比，PACTOR在工作時(shí)不發(fā)送連續(xù)的數(shù)據(jù)流，而是以脈沖的形式發(fā)送不連續(xù)的小數(shù)據(jù)包。PACTOR采用記憶式ARQ傳輸方式，與傳統(tǒng)方式相比大大提高了通信效率。

目前PACTOR有四個(gè)版本，包括PACTOR I、II、III 和IV，所有版本都具有向后兼容性，逐步的升級(jí)演進(jìn)使得傳輸速率大大提升。PACTOR I 與SITOR模式類似，采用FSK調(diào)試方式，頻偏為200Hz，波特率為100 Bd和200Bd；PACTOR I I 速率比PACTOR I快7倍，使用DPSK調(diào)制方式（包括DBPSK、DQPSK、8-DPSK、16-DPSK四種），使用2路子載波（如圖5所示），相鄰子載波間隔為200Hz，波特率為100Bd；PACTROR III支持六種速率等級(jí)（SLV1至SLV6），SLV6速率最高為3600 比特每秒，使用18路子載波（如圖5所示），中心頻率為1500Hz，最大占用帶寬為2.2kHz，任何速率等級(jí)下波特率都為100Bd；PACTR IV是最新開發(fā)的版本，可支持十種速率等級(jí)。

4.2 信號(hào)分析

PACTR I是開放的技術(shù)，而三種改進(jìn)版本PACTOR II、II和IV是非開放的，這些模式的調(diào)制解調(diào)器來源唯一且成本相對(duì)較高，價(jià)格因素使許多潛在用戶望而卻步。W61PC軟件具備對(duì)PACTR I、II、III 的分類識(shí)別和解碼能力，本文主要對(duì)應(yīng)用更廣泛的PACTR I信號(hào)進(jìn)行分析解碼。首先檢測(cè)頻譜、波特率、帶寬和中心頻率等特征參數(shù)，如圖6所示分類器識(shí)別得到信號(hào)為FSK信號(hào)、波特率為200Bd，再通過CCC 功能進(jìn)行分類與模式識(shí)別，圖7所示為PACTOR I模式，最后選取對(duì)應(yīng)的通信模式解碼，業(yè)余無線電業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的CRC校驗(yàn)碼為0x0000，國際電報(bào)字母表為ITU-5，解碼如圖8所示。

圖5 PACTOR II與III信號(hào)光譜圖

圖6 PACTOR I波特率分析

圖7 PACTOR I信號(hào)分類與模式識(shí)別

5 Clover

5.1 信號(hào)特征

Clover I I使用4路子載波，相鄰子載波間隔125Hz，波特率為31.25Bd，頻譜特征如圖9所示。Clover 2000傳輸速率相比Clover I I有了很大提高，在不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的情況下，Clover 2000的傳輸速率可以達(dá)到2000比特每秒，并且?guī)捒刂圃?000Hz之內(nèi)（500～2500Hz）。Clover 2000保留了ARQ控制機(jī)制，可以根據(jù)當(dāng)前信道質(zhì)量來調(diào)節(jié)信號(hào)。Clover 2000有五種調(diào)制方式，包括BPSM、QPSM、8PSM、8P2A和16P4A。BPSM適用于信號(hào)微弱或強(qiáng)干擾情況，而16P4A則適用于信道質(zhì)量較好的情況。Clover 2000采用8路子載波并行傳輸，中心頻率為1500Hz，相鄰子載波的頻率間隔為250Hz，頻譜特征如圖9所示。

圖8 PACTOR I信號(hào)解碼

5.2 信號(hào)分析

W61PC軟件具備對(duì)Clover II、2000的分類識(shí)別和解碼能力，本文對(duì)更復(fù)雜的Clover 2000信號(hào)進(jìn)行識(shí)別分析。首先，進(jìn)行自動(dòng)分類與模式識(shí)別，如圖10所示，選擇HF-Mode中的Clover 2000模式解碼，然后進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，包括中心頻率設(shè)置為1500Hz、CRC校驗(yàn)碼為0x0000、國際電報(bào)字母表為ITU-5，解碼如圖11所示。

6 結(jié)束語

圖9 clover II與2000信號(hào)光譜圖

本文對(duì)短波業(yè)余頻段中常見的四類數(shù)字信號(hào)進(jìn)行了介紹，詳細(xì)闡述了其通信模式、信號(hào)特征和分析方法，希望能夠給無線電監(jiān)測(cè)工作同行一些啟發(fā)。業(yè)余頻率是愛好者公用的頻率，加強(qiáng)短波業(yè)余頻段數(shù)字信號(hào)的監(jiān)測(cè)分析，有助于提高業(yè)余頻段的監(jiān)管水平，保證頻譜資源的合理利用。

圖10 Clover 2000信號(hào)分類與模式識(shí)別

圖11 Clover 2000信號(hào)解碼