抗干扰新汉字通信模式CP16设计原理及现场试验报告.pdf

业余无线电在应急信息发布中的应用研究分课题研究报告附录五： 抗干扰新汉字通信模式 CP16 设计原理及现场试验报告 中国无线电协会业余无线电工作委员会 二○一三年七月 抗干扰新汉字通信模式 CP16 设计原理及现场试验报告 一、问题的提出 实践证明，当突发重大灾害事件导致常规通信系统失效时，现场 幸存的业余短波电台可能成为第一时间第一地点向外报出灾情的唯 一工具。 在重大灾区现场的恶劣条件下，业余电台的天线和电源都可能受 到很大的限制，加上短波电波电离层传播固有的信道不稳定性，外界 接收到的灾区信号的信噪比可能很低，单边带话方式的话音质量很 差，常用的数字通信方式则可能根本达不到正确解码的误码率要求， 而重要的应急信息又希望采用报文形式来避免转信中的差错。 因此，需要开发一种具有高抗干扰能力的汉字通信模式来满足应 急通信的需求。 当然，这种模式可以用来把需要发布的公共应急信息从上级机构 发送到灾区电台，可以考虑为公共应急信息发布系统业余无线电子系 统使用的一种基础技术手段。 开发 CP16 通信方式的设想就是在这个背景下提出的。 虽然 CP16 的开发主要是针对突发灾害应急通信的恶劣条件下的 汉字报文通信应用，但也适用于月面反射通信、长波远距离通信等极 微弱信号通信的应用场合。 二、CP16 通信方式设计原理 为了直接传输汉字点阵图形，CP16 采用 16 路射频载波，依次用 16×16 点阵汉字每一列的 16 个像素分别对 16 路载频进行开关调制， 因此属于幅度调制方式（16ASK）。不同时间、不同频率上射频载频 信号的有无反应了汉字字模的形状。这样的射频信号被接受下来后， 用时间-频率瀑布显示出来的二维亮点分布就是汉字的形状，而不需 要其他的解调处理。 对 CP16 的功能期望是： 1、 高抗噪能力 与任何其他依靠数字编码和严格的解码来传送文字的通信方法或 者话音通信相比，CP16 应该具有显著的抗干扰优势。这是因为： a) 由于发送端的汉字没有经过编码，接收端不需要进行解码， 所以传送系统没有正确还原初始信息的误码率门槛； 1 b) 汉字信息的还原过程充分发挥了人类大脑的智慧。当接收端得 到的 CP16 信号的信噪比较高时，应该可以从瀑布图得很清晰的汉字 图形。当接收端信噪比降低时，得到带有噪点背景的汉字图形。当信 噪比进一步恶化时，只要还能勉强从噪点背景中看出亮点，所传送的 汉字还是可以有相当的可读性。即使字形中的某些像素缺损，但使用 者还是有可能根据经验准确还原出原来的信息，这种智能判断能力是 机器难以达到的； c ） 一般人的视觉对瀑布图响应比听觉语音响应灵敏，因此在同 样微弱的信号条件下，CP16 的信息更容易被捕捉到； d ） 瀑布图的信息比话音暂留更长的时间，允许操作者由更多的 时间进行信息匹配和检查，与话音通信相比，提高了信息传输的可靠 度。 2 、信号占用带宽仅400Hz CP16 的信号带宽设计为窄于400Hz ，相当于 CW 人工莫尔斯电报 的带宽。 3、 允许普通接收机同时读取多路信号的汉字 由于CP16 信号带宽比较窄，带宽为 2.7kHz 的单边带话音信道可 以同时容纳6 路 CP16 信号，而且汉字的显示不需要特别的解调。任 何普通单边带接收机都可以把相邻的 6 路 CP16 射频信号搬移为音频 范围的基带信号，送入使用普通声卡将音频信号转换为频率-时间瀑 布图显示的电脑，就可以同时显示出 6 路汉字报文信息，而不需要变 换接收机的调谐。 这一功能对于应急通信具有积极的意义，不但简化了操作，而且 可以使操作者同时监视多路通信，了解全局。即使由于某种原因相邻 信道的频带发生重叠干扰，接收者也还是有可能较好地区分出各自的 报文。这些特点是其他汉字传输方式难以实现的。 三、本课题 CP16 现场试验的目的 1 、 验证 CP16 信号传输汉字报文信息的可行性； 2 、 通过试验确定 CP16 信号的合理