【关键词】 4G通信技术 应急能力 通信手段
随着移动3G在全世界的普及，人们对于移动通信的速度以及数据传输量也提出了更高的要求。与此同时，4G通信诞生了。4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统的通信技术为基础，并利用一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能。
一、应急通信解决方案
1、应急系统综述。根据已有的研究知道基于4G通信技术的应急系统目标是集IP互联应急用心网络指挥系统、电力基础以及电力管理电子化系统于一体，建立成为高度集中的电力综合指挥平台。应急通信指挥车是现场通信的核心，该系统在现今的无线微博传输技术下，与手提电脑、PDA、对讲机、图像采集等采用4G无线技术进行通信，通过卫星、微波等与应急指挥中心进行连接。
2、分系统设计方案。（1）单兵图传设备。单兵图传设备主要是为了实现短距离（3KM以内）范围内的无线图像的采集、分析和指挥。此设备的实现技术是使用编码正交频分复用和TDD时分双工技术 。其中编码正交频分复用技术由两个部分组成，发射机和接受器，分别实现数据的发送和接受，包括图像传递以及语音通信。（2）应急指挥箱。应急指挥箱系统主要是为了支持短距离范围内的通信，像是单兵图通信等。应急指挥箱系统支持对讲机、CDMA手机等语音信号的接入，在进行数据传输过程中，系统会根据实际的情况对图像以及语音等数据信息进行适当的调整。（3）IP互联互通设备。IP语音通信互联互通调度指挥系统是基于先进的IP软交换通信技术和DSP信号处理技术，可以将不同频段的无线电台、模拟集群、数字集群、固定电话、无线手机、卫星电话等各类不同类型的通信设备组成的一个统一的通信平台，可以实现不同终端之间快速组网完成语音信息的交换，实现互联互通，是一个完整的基于IP的图形化的语音调度解决方案。该系统是基于IP多播的语音和数据，集群调度服务器于通信车上，实现全网的统一指挥。
二、应急通信系统的技术特点
1、基于TDD双工模式的多点自组网技术
与前面三代通信中所采用的FDD模式不同，TDD模式中接受和传送的双向通信是在同一频道通信中（即载波的不同时隙），用保护技术来将接受和传送的信息进行分离的。TDD系统中不需要双工隔离器，而取代之以天线开关，发射和接受链路以时分方式工作，上下行工作于同一个频段，降低了对滤波器设计的要求，从而节省了成本，提高了频谱的利用率。
在该项技术中，从基站到用户设备的上下行链路信道都是用的是同一中频率，但是上下信道在不同的时间段运行，并且两个不同向运行的中间留有足够的间隔时间，以保护数据之间的独立和完整性。在TDD系统中，因为基站用户设备的上下链路通道所采用的频率相同，因而其参数也一样。如此一来当一方运行时，另一方也可以同时接受到数据，从而实现信道之间的互通互利。除此之外，因为上下信道运行的时间段不一样，因而可以通过灵活的控制开关，从而实现通信业务之间的不对称性。也正因为如此，TDD模式完全可以利用FDD模式所无法利用的不对称性，从而灵活的利用基站设备，进行信道间的通讯。
2、多种语音网络互联技术
尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。多种语音网络互联技术其设计的基本思想是将各种语音在其终端进行转换，转换成特定的数字信号，然后在通过打包技术和无线通信技术使得各种不同的语音在该系统中进行信息的交流。
[关键词]短波应急通信网；协作通信技术；应用
中图分类号：X14.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0035-02
当发生紧急情况或战争的时候，短波通信可以借助较高的自主通信能力和抗毁能力来实现信息的有效传输。与其他波长电波对比可以发现，短波以其独特的绕射能力和传播特性，可以有效的进行远距离通信。将协作通信技术引入到短波应急通信网中，不仅方便了维护工作的开展，而且还能有效的节约成本，并且具有较强的实用性。因此，需要根据短波应急通信网的优缺点，来对其进行全面的分析，以更好的提高短波应急通信网基本性能。
1.短波应急通信网概述
1.1 短波应急通信网定义
随着科学技术的不断发展，当发生紧急情况或战争的时候，大部分通信设备是无法进行信息传播的。此时，借助短波应急通信网可以有效的解决上述问题。虽然移动通信网络与资源无法进行有效的共享，但是所研发的短波应急通信网能够有效的贯穿于党政军民警，能够有效的实现部队与地方分用、分建的短波资源，从而保证生产工作的顺利进行。通过对短波应急通信网的有效构建，不仅能够有效的应对突发事件，而且还能推动各部门之间的有效协作，为处理突发事件奠定了良好的基础，同时还推动了我国国家和国防安全的建设。
1.2 短波应急通信网设计模型
通常情况下，短波应急通信网设计模型由上级指挥调度中心和前线应急现场两部分构成，上级指挥调度中心又包括计算机终端、大功率短波电台和语音终端构成。而前线应急现场包含有若干便携式背负式小功率短波电台，并且每一台短波电台都借助短波信道进行有效的链接。同时，前线应急现场能够对现场的实际情况给予全方面的了解和掌握，并将所获取的信息及时的上传至上级指挥调度中心，从而为抢险救灾和指挥调度等重大决策提供全方位的信息。图1描述的短波应急通信网设计模型。
1.3 短波应急通信网拓扑结构
短波应急通信网的拓扑结构将会对网络延时、系统性能、经济性等指标产生一定的影响，其主要是借助传输媒介把各种设备的物理布局有效的衔接在一起。通常情况下，短波应急通信网拓扑结构选择了分层分布式的多星状拓扑结构，其不仅能够避免由于局部故障而诱发的全网瘫痪现象，而且还具有较高的传输率和可靠性。短波应急通信网拓扑结构一般是由短波业务管理层、网络管理层和移动终端用户层等构成，其中短波业务管理层和网络管理层借助光纤介质来进行数据的传输，移动终端用户层包括车载模式电台和手持模式电台，其能够保持用户之间的人机通信，一旦发生紧急情况可以在较短的时间内实现盲区通信。短波业务管理层的主要工作是做好短波资源的管理，并为移动短波用户提供分布抗毁、随遇入网等业务的交换与控制功能，从而更好的实现用户数据的移动性管理和安全性管理，为短波应急通信网提供身份寻址和识别功能。同时，短波业务管理层选用了分布式布置的方式来进行各区域中心站的布置，具有成本低、安装位置灵活、抗毁性强、覆盖能力强等优势。将负荷分担机制引入到中心站间不仅能够提高其处理能力，而且还可以对用户的数据进行有效备份，从而提高了接入网的服务质量和可靠性；此外，还可以根据网络负荷状态和实时通信质量，来优选出最佳频率的短波资源动态，这样一来就可以创建出具有较强生存能力的短波应急通信防御网络。
在短波应急通信网中，高级别网管需要做好整个网络频率的调整和分配工作，并借助分层、分级的方式进行管理，其能够对所有短波通信资源进行系统的指挥和规划，从而保持同层之间相互补充，各层之间权责明确。短波应急通信网选择军民平时分管分用的方式来进行短波资源的管理，并实施了战时统管统用制度，从而有效的打破了应急救援中各自为战的现象。同时，短波应急通信网能够准确的为接入用户提供音频、视频、文字等灾情信息，能够实现对数据资源的有效备份和恢复，避免业务量过大或某设备通信故障而引起系统无法正常工作。
1.4 短波应急通信的常用手段
在重大自然灾害、战争等突发事件发生后，借助各种通信资源来确保紧急救援工作的顺利开展，并为其提供非常规的通信手段，即所谓的短波应急通信，其具有操作简单、组网快、性能稳定等特点。而广播电视网、移动通信网等常规通信网络组网非常复杂，而且在遇到突发灾害时其性能波动比较大，无法更好的完成应急通信。目前，短波应急通信一般选择无线方式，常用的短波应急通信手段有数字集群移动通信网、卫星通信网、短波通信网、微波接力通信网等四大类，他们均具有通信设备开通巡视、机动性好、抗毁能力较强等优势，现对其进行一一介绍。
（1）数字集群移动通信网。其具有快速响应、调度、安全保密等特点，选择了半双工通信方式来实现语音的有效传输，并且支持用户优先、群呼和组呼等功能，但是其所能覆盖的范围有限。
（2）卫星通信应急网。其具有传输环节少，覆盖面大，不受地物、地形和夂虻纫蛩氐闹圃迹通信距离远等特点，能够实现无缝隙覆盖信息网，但是对于卫星的控制与发射技术相对比较复杂，而且通信和造价资费比较高。
（3）微波接力通信网。其一般是借助微波地面视距传播的方式来实现接力站转接信号，从而更好的进行数据信息的远距离传输，其具有通信可靠性高、传输容量大等优势，可以更好的满足各种电信业务，有效地克服自然条件所带来的通信不便。但是微波接力通信绕射能力相对比较差，而且传输时容易受到外界的干扰，超过视距须中继才能完成转发，因此传输损耗比较大。
（4）短波通信网。其一般是借助天线向高空进行发射，当传播的过程中遇到电离层后就会发生发射作用并顺利的射回地面，并从地面反射回电离层，该过程中不需要构建中继枢纽就可以顺利的进行远程通信。短波传统通信方式具有机动性强、远距离通信、使用灵活等特点，因此在自然灾害和战争抗毁性强等领域得到了广泛的应用。但是其通信容量小，可供使用频带窄，而且容易受到多径效应、路径衰耗、电离层衰落等因素的影响，具有较差的通信效果和通信稳定性。
2.协作通信技术概述
2.1 协作通信技术定义
通常情况下，在无线信道中包含了多种移动通信形式，其会在一定程度上降低通信过程中信息传递速度，对数据传递的效率和质量产生一定的影响。同时，无线网络用户所涉及到的节点逐渐增多，但是宽带有限，从而增加了无线网络的业务量，因此对通信质量和信息传输效率提出了较高的要求，在一定程度上影响了无线通信技术的发展。然而，随着科学技术的不断发展，选择空域资源的多通信技术，可以有效的提升信息传递速率，以确保在实际的应用中新型无线通信技术更好的发挥其优势。而协作通信技术一般是以目的节点、源节点及中继节点等为基本的构成要素，并且中继信道的三个节点得以顺利工作的重要基础，在整个通信领域中得到了广泛的应用。在中继信道中，源节点负责发送系统中的信号，并且在系统运行过程中，中继节点不但要对系统源节点中的信号与信息给予发送，而且还需要对自身的信号与信息进行发送，并且在具体运行过程中，能够实现彼此天线的共享，从而有效的节省了信号发送所需要的资源，实现了系统间的协作性。
2.2 协作通信技术方案
协作通信技术主要是以中继为基础，现实生活中常见的技术方案有以下几个方面：（1）放大-转发方式（AF）：其一般需要先放大中继节点并接收到伙伴发送的信号，然后在将信号转发给接收端。（2）解码-转发方式（DF）：借助中继节点对伙伴发送的信号进行译码，然后重新进行信道编码调制并对其进行转发。（3）编码协作方式（CC）：其通常是把协作分集和信道编码有效的结合在一起，借助协作的方式来实现不同节点负责发送不同的编码码字，从而实现编码和分集的增益。
2.3 协作分集技术
在进行无线通信过程中，由于系统会遭受多径传输的影响，从而引起接收信号的强度发生随机变化，即所谓的深衰落，其会使通信质量出现明显的下降。虽然上述现象可以通过增大天线尺寸、发信功率等方法给予有效的改善，但是在实际应用过程中缺乏可行性。而协作分集技术可以有效的改善衰落过程中所造成的影响，其能够在不同的支路上接收承载相关性很小的信号，并借助合并技术将各支路信号进行处理后输出信噪比最佳、幅度较大的信号，有效的改善了系统的性能，降低了接收端深度衰落的概率，在协作通信系统中，常见的协作分集技术有：（1）频率分集：其能够实现在不同频率上发送同一信号来实现频率分集，在发送过程中要求其发送频率间隔适当的超过信道相干带宽，这样一来可以有效的确保传输信号衰落过程中独立不相关。但是具有较低的带宽利用率。（2）时间分集：在不同时隙上进行同一信号发送时能够完成时间分集。但是其具有较低的频谱利用率。（3）空间分集：又被称之为天线分集，其通常是把多个天线分别安置在发射端和接收端，以更好的实现相同信号的收发。由于空间分集能够有效的降低带宽利用率，因此对于推动高速无线通信的发展具有十分重要的意义。为了尽可能的提高发射信号的独立性，可以选择全向天线以更好的确保天线间距足够远。根据接收端和发射端天线数目，可以分为单输入多输出系统、单输入单输出系统、多输入多输出系统、多输入单输出系统。
与时间分集和频率分集相比，空间分集可以有效的提高其分集增益，从而达到改善系统传输性能，有效的对抗无线信道衰落，降低传输误码率，提高系统容量。
3.短波应急通信网中协作通信技术的应用
3.1 协作系统模型的构建
在进行短波信息传递过程中，将协作模式信息通信技术引入到了便携式的天线和电台中，其可以更好的实现彼此互享天线和电台，不仅可以提升系统对信息的存储容量，而且还可以提高信息传递和传输的安全性和高效性。而在短波应急通信网中，需要做好协作系统模型的构建工作，本文⒒岫MISO型协作模型进行分析，在该模型中协作便携式形式的信息的车载电台与传递电台可以使用同一根天线，以更好的实现对信息的有效传递。假设两个电台是中继选择的主要协作对象，在协作传输信号过程中，便携式电台 A、B能够被有效的
破译出来。设x2=（x1x2x3…xn）、z2=（z1z2z3…zn）分别属于便携式电台 A、B进行发送的数据，并且其下脚标i个分组，hi=（h1ih2ih3i…hni）（i=1，2）代表了发射天线i到车载式电台接收天线这段距离上的信道特征。nj=（n1jn2jn3j…nnj）（j=1，2），代表了接受天线j在不同时间段内所能接收到的不同噪声分量。同时，如果在特定的时间内各子中信道特殊属性保持不变，则说明该模式可以有效的提高信息传递的稳定性和安全性。
3.2 系统中信道容量分析
实际上，短波信道容量是进行短波应急通信网优劣的主要评价标准，而协作系统模型通常是在断臂衰落信道的基础上建立起来的，而且在衰落信道中所存储的信息存在不确定性，需要通过对衰落信道进行计算才可以掌握各态历经中断容量与信息容量，而后者可以对编码自身的增益给予直观的反映，而在整个系统运行中，中断容量可以对子集合增长的数量和数值给予充分的反应。因此，需要对协作通信 MISO模型中所涉及到的信道容量进行准确的计算，在该模型汇总由于信息接收方仅包含一根天线，并且将多根天线安装在了发射端，从而有效的实现了协作法分集，其 信道容量的公式如下：
式中，hi代表的是第i根电台与发射天线的复增益。与传统短波信息网络相比，协作通信技术可以适当的提高整个系统运行过程中的信燥比，而且还能实现对信息中断容量的有效扩张，并随电台与发射天线数量的增加而保持线性增长。通过对相关数据进行计算和分析可以发现，借助协作通信技术，可以使中断容量与信道容量随着电台与发射天线数值的不断增长而逐渐升高。同时，借助协作通信技术可以更好的提高通信系统自身的容量，一旦遇到紧急情况或战争的时候，能够实现数据信息的有效传输，有效的提高了数据传输的安全性。
3.3 协作通信系统能量效率分析
在短波应急通信网中引入协作信息技术，可以提高信息传输的稳定性和安全性，从而确保紧急情况或战争情况下，相关信息的有效传输。但是，协作通信技术所涉及到的能量效率方面还需要进一步的研究。因此，需要对无协作传输和协作传输过程中所需要的能量消耗情况进行对比，从而更好的推导出协作通信能量效率。通常情况下，在确保传输质量的同时，如果无协作传输和协作传输比值小于1，则代表协作传输可以有效降低对能量的消耗。通过相关研究可以发现，在进行协作通过过程中，当车载电台与原电台之间的距离小于10km时，将会导致整个系统协作相应增益值低于1，并且短波应急通信网未出现明显的增益，从而说明在对信息和数据进行远距离传输过程中，借助协作通信技术，可以有效的降低发送功率效果，即所谓在进行短距离信息传输过程中，与无协作传输的电台相比，协作通信技术所具有的优势并不明显，但是在进行远距离信息的传输过程中，电台系统能耗会出现明显的下降，因此需要具体情况对其进行具体分析。
4.结束语
总之，当遇到紧急情况或战争时，短波应急通信网具有较强的自主通信能力和抗毁能力，能够确保数据信息的有效传输，并且在数据传输过程中选择协作通信技术，可以有效的提高其通信传输的安全性和稳定性，尤其是在进行远距离信息传输过程中，电台系统的能耗得到明显的下降，从而为短波应急通信网的构建提供了一定的意见和参考。
参考文献
[1] 黎伟.基于短波应急通信网中协作通信技术的研究[J].通讯世界，2017，8（1）：143-144.
分系统设计方案
1单兵图传设备
单兵无线图像传输模块的功能是：实现3km范围内无线视频通信。所采用的关键技术是编码正交频分复用（COFDM）技术和TDD时分双工技术。基于COFDM的单兵无线图像传输模块由两个部分组成：单兵发射机和中心接收模块。单兵发射机设备可以实现现场视频数据的单向采集和发送，以及双向语音通信；中心接收模块接收视频信号并进行解码和播放，同时支持和单兵的双向语音通信，图2是其原理框图。
2应急指挥箱
应急指挥箱系统基于3G通信及IP软交换通信技术和DSP信号处理技术，能支持1至3公里范围内无线单兵音视频传输、EVDO/WCDMA等3G音视频通讯[2-3]，支持CDMA手机、GSM手机、2路电台/对讲机等语音信号接入，网络状况自检测及视频编码率自动调整，1路音视频输入，支持视频抓拍、录像、点播及3G视频会议[4]功能。设计原理框图如图3所示。
3IP互联互通设备
IP互联互通设备是基于先进的IP软交换通信技术和DSP信号处理技术研制开发的新一代智能IP互联互通调度通信系统[5]。其主要功能如下：1）具备多网交换功能，可在有线电话系统、短波通信系统、超短波常规通信系统、GSM移动电话通信系统、CDMA移动电话通信系统、卫星电话、模拟或数字集群等不同系统间进行话音通信。2）具备座席调度功能，即多个通过不同通信手段呼入时，控制台可进行调度把呼叫分配给不同的座席。3）具备超强的业务功能，支持有无线通话自动或人工转接两种方式、一号通、语音短消息自动、录音、监听、强插、强拆、跨网多方会议等功能。
技术特点
1基于TDD双工模式的多点自组网技术
指挥箱和单兵之间可以通过时分双工（TDD）的模式实现多点同时接入，也可以实现多跳中继。系统采用时分多址（TDMA）方式和时分双工（TDD[6]）方式。TDMA时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙。单兵给指挥箱发送信号时，在满足定时和同步的条件下，指挥箱可以分别在各时隙中接收到各个单兵的信号而不混扰。同时，指挥箱发向多个单兵的信号都按顺序安排在规定的时隙中传输，各单兵只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。TDD双工方式的上下行链路信道都采用相同的频率，上下行信道占用不同的时隙，利用时间转换开关的转换实现上下行双向通信，通过时间转换开关的灵活设置，可以较好的支持上下行不对称业务。基于TDD[7]双工的组网形式可以根据现场情况不同分为两种形式，一种方法如图4所示，是以指挥箱为中心，实现周围多点覆盖，多个前端图像数据采集点信息同时接入指挥箱；另一种方法是如图5所示，以某一个或两个点为中继，通过多跳传输，实现远距离覆盖。
2多种语音网络互联技术
语音通信是系统不可或缺的一部分，作为语音通信的核心技术-多种语音网络互联技术是项目攻克的又一难关。多种语音网络互联技术[8]的功能是实现集群、电台、对讲机、手机、固定电话、网络电话等多种语音通信网络的互连互通，本系统充分考虑不同制式的通信方式的接口定义，做到接口统一，实现较好的语音质量。其设计原理是采集对讲机、集群、手机等通信终端的模拟信号，采样后转换成数字信号，进一步打包成网络数据包，在IP层上实现各种语音网络的互连互通。和Voip网关比较，异种语音互连通信模块增加了对无线电台和GSM/CDMA的支持。需要注意的是，在实际应用中，对讲机/电台的种类较多，其通话的语音大小差别较大，因此如何兼容不同功率的输入终端是研究的难点。异种语音互连通信模块的结构框图如图6所示。
【关键词】 COFDM 人民防空 通信
一、COFDM技术概述
COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即编码正交频分复用调制。其中编码（coded）是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式；正交频分（orthogonal frequency division）是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输；复用（M）指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上形成一个频道。
COFDM是一种载波数字通信调制技术，被认为是未来移动通信系统中的重要技术。COFDM特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。每个子载波可使用不同的调制方法，各个载波能够根据信道状况选择调制方式，达到频谱利用率和误码率之间的最佳平衡；COFDM使用自适应调制方式，根据信道条件的好坏来选择不同的调制种类。其本质是一种充分利用无线电频谱资源的技术，基本原理是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。功率控制和自适应调制相协调，信道质量好的时候，发射功率不变，可增强调制方式（如64QAM），或者在低调制方式（如QPSK）时降低发射功率。其在杂波干扰下依然具有传送信号能力，常被利用在容易受外界干扰或者抗干扰能力较差的传输介质中。
二、人防应急通信的特点
近年来，相继发生特大冰雪灾害、汶川地震、舟曲泥石流，各类灾害频繁发生，人民生命财产安全受到严重威胁，突发自然灾害往往造成交通中断、电力线路破坏，开展应急救援致使通信需求急剧增大，通信线路也可能在应对突发事件的关键时刻因遭受破坏而失效。常规通信容量无法满足急剧增加的通信需求，通信设备超负荷使用而失灵。从而导致通信指挥失灵、应急行动陷入被动。
人防部门战时防空，平时防灾应急的“两防一体化”职能，使得人防部门在防灾应急、处置突发事件方面具有得天独厚的优势，人防参与防灾处突应急行动，通信保障是其重要内容之一，应建立健全多手段保障、多业务互补、多网络支持的应急通信保障体系。
突发事件，发生地域不固定，情况难以预测，机动条件特殊，能否及时获取重大灾害和恶性事故等的第一手信息，是取得应急事件处理主动权的关键。光缆等固定通信设施往往在自然灾害中被破坏造成固定线路中断，难以有效发挥作用。不同通信网络在突发事件中损毁程度不同。应综合运用短波、超短波无线电台通信、卫星通信、微波通信等高科技通信手段，保证至少有一路通信畅通，保障应急指挥，为指挥员综合研判、指挥救援行动提供通信保障。
三、基于COFDM技术的无线图像传输系统在应急通信中的运用
突发事件不确定性、高复杂性、非常规性和敏感性等特点，涉及各个领域和部门，仅靠单一部门自身的通信保障能力很难满足需求，必须建立完善各部门一体的协同通信保障机制。地震、海啸、泥石流、冰雪等灾害的破坏性，决定了应急救援工作必须第一时间展开。“时间就是生命”，早一分钟，也许就能挽救很多人的性命，抢救许多公私财产和物资，因而应急救援具有迫切性。获得、传输现场第一手的信息，及时、准确为应急救援行动决策提供现场图像、声音信息，成为人防通信保障的重要任务之一。
近年来，人防部门针对应急救援、处置突发事件特点，装备了机动指挥系统。该系统由机动指挥车、信息采集车、单兵等组成。在人防部门接到处置突发事件、灾害应急通信任务时，立即派出机动指挥车、信息采集车、单兵开赴现场，由信息采集车采集现场图像、声音，实施传送到机动指挥车，由机动指挥车载卫星通信系统或公网转发至人防应急指挥所，再经人防应急指挥所分发至各应急救援部门；对于现场环境复杂，信息采集车无法开赴的地域，由单兵携带便携式摄像机及无线图像传输设备深入现场，实时传送现场音、视频信息；信息采集车可作为中继转发点以延长无线传输距离。该应急通信系统的技术核心，就是基于COFDM调制的无线图像传输技术。
[关键词]应急通信技术；通信技术；发展；应用
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0387-01
应急通信最先应用于军队，从早期的同频单工电台到现在的车载、机载、舰载的各种野战系统，无不体现了军用应急通信系统在部队战备行动、训练施工、抢险救灾、应付突发事件中的重大作用。应急通信还广泛应用于邮电无线机动通信以及公安110、119、122、医疗120报警等众多领域。所有这些系统，都表明了应急通信在保卫人民生命财产安全中的重要地位和作用。
1 应急通信技术发展
应急通信技术与通信技术、计算机技术、微电子技术的发展密切相关，是现有的通信技术的集合。它利用各种通信的特点互相补充，构成有无线通信相结合的多手段、多路由的通信网络，充分利用车载短波、微波、蜂窝移动电话、集群通信、卫星地球站等通信设施组成机动通信系统，各系统既能独立使用，又能互相联网，以便在遇有突发事件时，机动通信车迅速到达现场，提供话音、数据、图像等多种业务，真正做到快速反应、协调配合、统一作战。
应急通信所采用的各种通信方式和特点分别为：
1.1 有线通信
覆盖范围广，通信容量大，业务种类多，性能稳定，是邮电通信的基本手段，也是应急通信信息采集和通信指挥的主要手段。然而有线通信以光缆、电缆为主，受到地理条件的限制且抗毁能力差，一旦被摧毁，通信将会阻断且很难恢复。
1.2 无线通信
以104～3×1012Hz频率的电磁波传输信息，早期以中、短波为主，本世纪40、50年代后，超短波、微波通信业务得到迅猛发展，移动通信的出现使得人们“通信不受时空限制”的愿望成为现实。无线通信抗毁能力强，具有机动灵活、组网方便的优点，是应急通信的有效手段。
主要包括：
（1）短波通信
短波频率范围3～30MHz，它依靠电离层反射进行传播，抗毁能力强，投资省见效快，是任何其它无线通信无法比拟的，因而在应急通信中具有特别重要的使用价值。小型短波电台机动灵活，可以随时随地架设；车载单边带具有快速反应能力，一旦遇有突发事件，即可出动通信车，系统亦可接入公用网，提供电话、电传、人工电报及传真等业务。短波通信虽具有以上优点，但却存在传播媒质不稳定，干扰大，可靠性差，通信容量小等缺点，因而只能用于低层次的通信联络。
（2）超短波通信
超短波频率为30～300MHz（或扩展到1000MHz），是移动通信使用的频段，常用的有70MHz、150MHz、450MHz、900MHz等。超短波基本上是视距直线传播，具有一定的绕射能力，不被高空电离层反射，因而可实现频率的地域复用。蜂窝移动电话系统将需要服务的区域分为半径约1.5～15km的若干基地站区，其频率可以在不同蜂房内多次复用，因而可在一定频率带宽范围内构成大容量系统，具有信道容量大，组网灵活等优点。集群移动电话系统是专用的无线调度通信系统，由于它采用程控交换和频率集中管理，将多个信道动态地分配给众多的用户共享，因而与以往的一对一对讲、单信道的一呼百应以及进一步的选呼和多信道的自动拨号等专用无线调度相比，具有信道利用率高，系统性能价格比优等突出优点。
（3）微波通信
微波频率从1GHz到30GHz，采用直线传播，其绕射能力弱，反射能力强，但不被电离层反射，因而用作定点通信。微波中断可以通达各种距离，中继距离一般为50公里左右，具有通信容量大，受外界干扰小，抗毁能力强等优点。微波通信可与有线网直接相连，提供电话、电报、传真、数据、图像等多种业务，数字微波的保密性更适于应急通信。一点多址微波系统是利用无线电传输实现用户业务自动转接的区域性通信，其通信覆盖范围可达300～500km，适于人口稀少、居民分散、远离市区的郊县、农村、山区使用。
（4）卫星通信
卫星通信是微波接力通信的一种特殊形式，它利用人造地球卫星的微波中继器进行地球上（包括地面、海洋和空中）无线电台、站之间的通信。卫星通信系统通信容量大、覆盖面广，通信距离远（其一跳的距离可达18000公里，相当于400个微波站的中继距离），传输性能稳定可靠，具有多址联接能力，地面站可设在任何地方，不受地理条件的限制，因此不论平时、战时都是理想的通信手段。甚小地球站（VSAT）卫星通信系统对于连接大量分散点或边远地区的小容量通信更有吸引力，在应急通信中亦有广泛应用。
2 接警功能
当有110、119/122报警电话呼入时，数字程控调度机将话音和主叫号码分配到空闲的接警工作台，席位计算机通过用户号码资料库查询，显示主叫号码、姓名、单位、地址等信息。接警员摘机对报警人进行身份证实，同时对警情进行登录，数字、文字、图像由接警员按系统提供的接警记录空白表格进行案情录入、编辑、归档处理，语音记录由数字录音系统自动完成。对于技防系统，一旦探测设备（探头、传感器等）产生报警，报警控制单元立即通过专用线路、电话线路或无线信道将信号传送给公安指挥中心。公安指]中心的技防接口计算机对报警信息进行确认，查找相应数据库，将报警点信息传送给处警工作台，同时通过控制设备自动启动防范系统（如打开电源自动摄像、录像或启动灭火设备等）进行预处理。
处警功能：处警员根据警情查询有关公安专用数据库信息，并通过电子地图、GPS定位、视频监控等系统对警情进行分析判断，同时进行警力的指挥调度。调度操作简便，一键到位。例如对于某警员，只需操作一键到位键和用户键，即可实现对其办公电话、手机、住宅电话、BP机进行自动顺序拨号呼叫。调度的组呼、多方通话、会议以及用户状态监视功能为警力的有、无线指挥调度提供了方便。
警情归档：完成对警情及处理情况的进一步补充、查询、统计、编辑、打印，将处理结果存档。视频监控系统是一种警用实时动态信息系统，它利用光纤、微波链路以及闭路有线电视信道进行图像传输，实现对辖区范围内的交通路口、车站、广场、码头等重要场所的全方位、全天候监视，并可实现报警联动，即在被监视点报警的同时自动摄像、录像。公安指挥中心可配置电视墙、大型投影显示屏、录像、印像等设备对各监控点进行实时监视，通常采用树型结构三级组网，第一级为公安指挥中心，第二级为交警和各分局、第三级为各派出所。第一级（公安指挥中心）可对所管辖各区的监视于视频监控，没有完善的信令标准，为了保证对各级监控点摄像机、云台动作的控制，视频监控设备应尽量采用同一厂家的产品。
关键词 正交频分复用技术；信道载波；频谱利用率；应急通讯
中图分类号TN92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0197-02
1 OFDM的基本原理
OFDM信号发送器的原理是：将用户的信号用串行的方式输入给发送器，频率为R码字/秒。这些R码会被先送入到并行变换器中，以并行的方式将串行输入的信号输出在N条线路上。随后，该OFDM码会进行快速的傅里叶逆变换，这可以将频域离散的数据转化成时域离散的数据。OFDM采用的是基于载波频率正交的FFT调制，其中各载波间是可以相互混叠的，但是因为各个载波的中心频点是没有其他的载波的频谱分量，所以OFDM能够实现各个载波间的正交。OFDM的接收机实质就是一组解调器，可以将不同的载波调制零频，而不会由于其他的载波积分的信号正交导致其影响。子载波的数量是与OFDM的高数据速率有关系的，增加子载波的数目能够提高数据的传输速率。OFDM的每个频带的调制方法可以是不相同的，这样就增加了系统的灵活性。因此，OFDM适用于多用户的较高的灵活度以及较高的利用率的通信系统中。
2 OFDM的数学表示
OFDM系统的峰均功率比指的是OFDM信号的最大峰值功率与其平均功率的比，即
PAPR=Ppeak/paverage=max[|Xn|]2/E[|Xn|2] （1）
其中XN表示的是经过反傅里叶变换后所得到的一个OFDM 的符号，E[]表示的是数学期望。N点M进制的输入的序列为[x0，…，xn-1]，把星座映射后的传输信号数据序列分别调制在子载波上，其中子载波含有N个，在一个OFDM的符号周期内，基带的OFDM符号可以表示为：
S（t）=nei2n(n/T)t,t∈[0,T （2）
对于连续的时域信号s（t）是以T/N的速率进行的抽样，即让t=kT/N（k=0，1，…，N-1），这样就可以得到离散的时域信号s（k），即s（k）为：
=N+-i2xkω/N （4）
对所有的子载波归一化可得，
Paverage=E{P（K）}=N
PAPR=Ppeak/Paverage=N+-i2xkω/N （5）
理论上峰均功率比可达到：
PAPR=Pmax/Paverage=N2/N=N （6）
其中，从（5）可以看出，降低PAPR技术的实质就是降低R（u），也就是降低传输信号的序列。当传输信号的输入具序列的一致性比较大时，OFDM峰均功率就较高。假设当传输信号输入的二进制数据序列全为1时，那么经过映射和IFFT陶制以后，信号就会瞬间产生很大的峰均值功率，从而会导致PAPR达到理论上的最大值N。分析表明，新的算法不但能减小运算的复杂性，还能够获得比较好的峰均值比。
3 OFDM技术的优点
3.1 频带利用率高
OFDM技术允许将子载波作为重叠的正交子信道，它不只是利用传统的保护频带分离子信道的方式，来提高的频率利用的效率。在频谱利用率较高的相同的带宽下，当子载波的数目增加时，采用的是正交的函数序列作为副载波。而相邻的子载波间的频谱是相互正交重叠的，载波的间隔可以达到最小值，这就使得OFDM技术在使用相同的频带时具有更高的频谱利用率。
3.2 衰落性能强
由于应急通讯系统的低压输电线的阻抗变化的幅度比较大，信号在传输时会出现衰落的现象。解决信道衰落的方法是适应均衡，但是当系统的传输速率很高时，想要实现快速的均衡的复杂性和较高的成本是不可估量的。在一般的衰落的环境下，有效的改善OFDM系统的性能的方法不是系统均衡。因为均衡的实质是码间干扰将以多径信道的形式来得以补偿，然而OFDM系统本身就已经利用了多径信道的分集的特性，因此在衰落的环境下，OFDM系统是不做均衡的。采用OFDM调制使每个子信道的速率变动比较低，从而可以达到均衡的状态，这是可以实现的。OFDM技术可以通过子信道的打开和关闭的方式来实现信道的衰落。在工作初期时，OFDM系统将在所有的子信道上都发送数据，工作一段时间后，如果哪个频段的信号变的衰落严重时，超过了规定的信噪比门限，将会自动发送关闭该频段的子载波的信号，关闭子载波，从而避免了因衰落而引发的误码。
3.3 适合高速数据传输
OFDM技术是可以使不同的子载波，按照信道情况的不同与噪音背景的不同的调制方式，来使用调制机制。当OFDM的信道条件好的时候，可以采用效率较高的调制方式来处理；而当OFDM的信道条件差的时候，可以采用抗干扰能力较强的调制方式来处理;当OFDM采用加载算法时，可以让系统把更多的数据收集起来，集中的放在条件较好的信道上，用高速率的方式进行传送数据。因此，OFDM技术是非常适合在高速率上进行数据传输的。
3.4 抗码间干扰（ISI）能力强
在数字通信系统中，除噪声干扰外，最主要的就是码间干扰了，码间干扰与噪声干扰是不同的，它是一种乘性的干扰，而噪声干扰是一种加性的干扰。只要传输的信道频带是有限的，就会造成一定的码间干扰，这说明造成码间干扰的原因其实是有很多种的。OFDM采用的是循环前缀，这对对抗码间干扰是有很强的能力的。
4 结论
OFDM系统可以作为一种有效的对抗信号波形间干扰的传输技术，OFDM系统具有其自身的优势和良好的性能，因此在很多的领域得到了广泛的应用。欧洲的DAB系统所使用的就是OFDM调制技术。实验系统一直在使用，而且明显的改善了应急通讯系统，用于DAB的成套的芯片的开发正在欧洲进行发展的一个项目，它将会让越来越多的人把精力放在应急通讯系统的OFDM技术的开发上，使OFDM技术更广泛的被人们所使用，市场前景也是非常广阔的。因此，OFDM技术将会成为第三代以后的应急通信的主流技术。
参考文献
[1]王文博，郑侃.宽带无线通信OFDM技术[M].2版.北京：人民邮电出版社，2009.
[2]张雪丽.应急通信新技术与系统应用[M].北京：机械工业出版社，2010.
【关键词】无线通信；应急系统
一、铁路应急通信系统解决方案应遵循的原则
铁路应急通信系统是保证铁路运行安全和服务质量的重要手段，鉴于通信技术的发展趋势，采用合理化的解决方案非常重要，铁路应急通信系统解决方案应遵循的原则是：先进性、便利性、集成性、经济性、可扩展性和安全可靠性。1、先进性。传输网络采用光纤、数据网、无线承载，解决既有电缆带宽不足、速率低下等问题。2、便利性。现场部署简单、接入灵活、15分钟以内开通业务，解决既有接入设备多、接入操作繁琐以及因电缆质量不良造成的呼叫不通、不稳等问题。3、集成性。可提供光纤接口、百兆以太网接口、AV接口、Z接口，满足光纤、数据网网络的搭建，满足电话、图像等设备的接入，解决既有系统设备间不兼容的问题。4、经济性。利用现有光纤资源、数据网资源，避免重复性建设的投资。5、可扩展性。利用无线技术延伸话音、图像等业务到区间的任意地方，保证与现有自动电话网、调度电话网、动静图的互联互通；适应铁路区间复杂多变的环境下，在路肩遮挡、树木遮挡、单兵移动、隧道内部等各种情况下所有业务能够稳定运行；可扩展应用到大型施工的组织、盯控等多种领域。这里我们研究利用无线接入技术、光纤通信技术和铁路局现有的数据网和传输网络，实现区间内、站场各种应急通信履盖接入。通过对既有数据网资源、光纤资源进行整合，实现站点与中心的互联互通，解决既有电缆传输带宽窄、稳定性差等问题；引进无线接入技术，实现区间多种业务的接入，承载应急电话和直通电话等业务、传送可靠的动态图像，满足铁路区间多种通信业务传送技术、适应铁路区间复杂多变环境下的应急通信技术。
二、铁路应急通信系统主要运用技术
通过既有光纤和数据网实现站点与中心的互联互通，解决电缆传输带宽窄、稳定性差等问题；通过无线承载应急电话、直通电话、动静图业务，满足铁路区间多种通信业务的接入需要、适应铁路区间复杂多变环境下的通信需求。对现有数据网资源、光纤资源进行整合，同时既充分利用现有数据网资源和光纤资源、最大程度的节约了成本，又发挥了无线的灵活性，提高项目的可推广性。
三、铁路应急通信系统主要研究内容
1、利用无线技术来传送可靠的动态图像，以适应铁路无线通信技术在铁路应急系统中的应用田晓丹呼和浩特铁路局呼和浩特通信段区间复杂多变环境下的应急通信技术；2、利用无线技术来承载应急电话、直通电话等业务，满足铁路区间多种通信业务传送技术。3、利用各种灵活的接入手段，利用无线接入技术方案，满足铁路沿线各种应急通信、业务倒代、大型作业远程指挥的通信接入技术方案。
四、需要解决的关键技术包括
1、在各种铁路环境下的无线电非视距内传输技术；2、支持自动电话、调度电话、静图、动图等多种铁路应急通信业务的统一的无线传输平台技术；3、无线、光纤、数据网的融合技术。该系统在现网中进行测试及应用，可实现应急电话、直通电话、数据终端等多种业务的接入，满足大数据包传输的带宽要求，满足应急电话、直通电话等实时业务的稳定性要求，满足应急时限方面接入方便性的要求，满足区间移动性的要求。满足铁路区间多种通信业务传送技术、适应铁路区间复杂多变环境下的应急通信需求。
五、主要技术难点
1、在各种铁路环境下的无线电非视距内传输技术。近距离无线传输容易，远距离无线传输较难；视距内无线传输容易，非视距内无线传输较难；窄带无线传输容易，宽带无线传输较难。2、支持自动电话、调度电话、静图、动图等多种铁路应急通信业务的统一的无线传输平台技术。单独实现某一业务容易，实现综合业务较难；基于电路的2种电话业务和基于IP的数据（图像）业务，“尽力而为”的业务管理方式容易，而互不影响、优先有序的管理方式实现起来较难；改变铁路使用习惯和管理习惯实现上述业务容易，而顺从既有的铁路规范和使用及管理习惯实现上述业务则较难。3、无线、光纤、数据网的融合技术。采用无线技术进行区间覆盖，实现容易，但成本高；采用光纤技术的通话柱方案，成本太高，灵活性差；无线、光纤、数据网的融合方案，既充分利用已有的光纤资源，又发挥无线的灵活性，综合造价还是最低，项目的可推广性大大提高。
六、推广应用前景
关键词：消防部队；应急通信技术；保障工作
一、消防部队的应急通信特点分析
灾害发生具有不确定性，发生地点和发生状况都无法确定，在救援过程中，对通信状况也难以进行有效掌控。因此在进行通信过程中，就需要对通信技术特点进行分析，建立专业的应急通信渠道，保证通信技术顺利实施应选用。在灾害抢救工作中，主要的通信技术为卫星通讯，其它通讯就是为卫星通讯技术的顺利应用提供保障。而使用该类通信技术的目的是建立一个合适的通信体系，利用无线通信应急网络以及计算机网络技术为消防救援工作提供有利保障。
二、消防部队应急通信技术的现状分析
2.1消防无线集群通信网。无线通信根据组网原理及特点的不同，分为无线常规网和无线集群网。消防无线集群通讯网可实现点对点、一点对多点、多点对多点的通信，随着无线通信技术在消防部队的发展，无线集群通信网已成为灭火救援现场最重要、最迅速、最便捷的通信手段之一，在消防部队处置各类火灾事故、抢险救援以及重大活动勤务工作中做出了突出贡献。
2.2消防卫星通信网。卫星通信在消防工作中可以满足各类通信需求，适用于各灾害地点，无论是自然灾害还是公共安全事故，在灾害状况和规模无法预知的状况下，消防卫星通信技术都会得到广泛应用。卫星通信设备可以在灾害现场进行临时组装，接收传递灾害现场的影音资料，以此来保证卫星通信的通信能力。在风险面前进行应急管理，建立临时通信渠道。无论从何种角度考虑，卫星通信都是各类预案中的首选，并且在消防工作中发挥出重要的作用。
2.3消防短波电台通信网。消防短波电台通信技术也是常见的消防技术，其中短波因其波长所致能被地球所环包的电离层反射，再由地面反射，从而形成多次折射。特别是在电离层密度高的夜间，短波电波能以很小的发射功率传输很远。因此早期的多数远程无线电传输多用短波，但是消防短波电台在应用过程中具有一定的限制性。因它的远程传输受天像变化而产生的信号漂移，使用时需要考虑天气状况，因此用于消防部队的便携短波电台多是近距离的。
三、强化消防部队应急通信保障工作的相关分析
3.1通过应急实战来强化模拟练兵。通过应急实战达到强化模拟练兵的目的至关重要，这样可以提升消防部队的紧急应对性，保证消防部队的消防工作水平，这样在进行消防保障工作时，可以将消防保障工作的工作理念进一步贯彻。实战是检验消防工作效果的唯一标准，通过多次实战模拟，才能保证消防部队在工作过程中的消防水平，这样在灾害面前才能将救援工作更好的贯彻。
3.2增强人才培养工作水平，建立保障队伍。在消防工作保障体系中，为消防部队配备专业的通信人才至关重要，这样可以很好的进行工作责任制管理，提升消防工作人员的个人业务能力水平。培养时，消防队伍可以结合消防院校建立培训基础，结合实际的救援案例，提升消防人员的应急通信水平。另外在工作过程中，对灭火操作手法和熟练度进行合理掌控。保证现代化的灭火与救援组织通信工作手法和技术手段，这可以提升整体的消防部队工作水平，在现代化的通信管理过程中，真正提高应急救援人才的工作管理水平，建立通信保障体系的同时，将现代化的通信管理理念进行贯彻应用，保证现代化通信体系的合理性和有效性。
结束语
综上所述，消防部队的应急通信技术在灾害救援管理过程中发挥出重要的作用。因此进行灾害管理时，需要建立合理的应急通信保障体系。近些年，一些自然中的地质灾害以及其它公共灾害发生的频率有所上升，这给消防部队带来了更大的工作压力。消防部队在工作过程中，也面对着更大的工作挑战，同时应急通信技术在消防工作中也发挥着不可替代的作用。因此消防部队在展开救援体系时，需要注重灾害现场救援网络的建立，完善网络管理体系，优化消防应急通信技术。
H参考文献
[1]徐彬.关于重特大灾害消防应急通信技术的分析[J].低碳世界,2016,(31):270-271.
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