摘 要：空域通信的发展已经有几十年了，人们对其应用也越来越广泛，目前还存在地面接收端和航空器之间的高频低频失真问题。伴随着经济水平不断上升、科学技术进步以及人民生活质量要求提高等原因，航空业得到迅速地成长与增长，且空域逐渐向宽范围窄方向发展，这就使得远距离通信传输时需要更多的信道资源来支撑运行，也就是对音频信号进行压缩和增强。为了保障空域通信系统的正常运行，就必须在低频和高频间引入一个低通滤波器，从而对信号进行过滤、增强。目前常用到的滤波方法有：模拟电路与数字芯片组合使用。其中最为普遍的是模拟逻辑元件（如晶体管）组成的开关电路以及单片机内部具有处理功能并能实现控制运算过程所需要用到到高精度PWM脉宽调制技术等组成电感和电容调偏置集成电路FTCM模块，该芯片具有低噪声、高稳定性和低成本等特点，是目前应用最为广泛的高频音频信号处理技术。文章基于对VOIP技术的了解，对该技术于甚高频地空通信系统与语音交换系统中的应用以及发展进行了研究和分析。

关键词：空域通信;语音交换系统;VOIP技术

一、引言

在民航事业的发展和进步中，民航甚高频地空通信设备发挥了很大的协同作用。通信设备能够让民航管制员与飞行员形成地空通信，进而发布管制指令，对飞机的飞行状态进行指挥[1]。如果飞行组与管制员的联系受到了影响，那么就会导致飞机不能受到管制指令，就难以在空域的运行状态下执行飞行指令，进而对乘客的安全造成一定的威胁，民航企业也会受到经济损失。因此，甚高频地空通信设备能够保证飞机的飞行安全，确保飞机的平稳行驶，维护乘客的安全。将甚高频地空通信系统与语音交换系统协同VOIP技术发展的意义重大，能够更好地将民航的空中管理系统完善起来。

二、地空通信系统的功能

民航地空通信系统主要是以话音为主，数据通信所占的比重较小，通信的方式较为单一，主要是采用的甚高频通信技术，并且话音通信存在一定的缺陷和局限性，随着民航事业的发展，现行的民航地空通信系统已经不能够满足要求，因此，我们要关注民航地空通信的发展。地空通信系统的功能有以下几点：

第一、控制频率。民航业是一个高度依赖信号传输而不停向外界输送信息的行业，这就要求飞机发射端要有足够大的输出功率。但由于无线电广播接收设备工作在地面，所以，在机载和低频部分需要使用较小的输变电，增加设备的体积。第二、空域上通信是通过对机载和功率进行控制。这要求飞机在空中时需要有足够大的输出功率，但也会造成低频部分发生失真现象，因此对空通技术发展提出新需求，将机上高频地空通与地面级转换器有效结合起来以实现较高水平、更好效果地传输信息，同时还需保证从机载接收设备处发射出的信号可以是各种不同种类（频率和振幅），这也是空域地通技术发展的主要方向。第三、对地面级转换器进行有效控制[3]。在接收机输入端，将信号调制解调后的高频低频部分经倍频处理。这样做就要求了其输出功率要有足够大并具有一定衰减性时才能正常传输信息，此外还需具备较好抗干扰能力以保证通信质量和安全等性能指标。第四、空域地音也是一个重要方面，对空域地音的控制主要是对空通滤波器和机载接收头进行有效结合。在飞机运行过程中，无线电设备经常需要与民用信号源之间有一定频段范围内的音频混联。如果此时从机载接收端输出功率较大且频率较高时将导致低频部分发生失真现象，反之当接收到干扰后通过低频滤波处理降低高频微弱地音进而产生不失真的信噪则会使空域级转换器在空中通信中稳定运行，从而保证了空域地音的稳定[4]。在空域地音的接收端，将低频部分变换为高频微弱信号，而后再经过机载接收头进行解调。

三、空域系统的语音控制与通信设计

（一）空域网的语音控制

空域网是一个开放的系统，其信号在网络中传输时需要通过信道来进行控制。为了使系统能够正常运行下去，必须保证信道的稳定性。所以要对语音控制系统和音频交换设备之间建立通信联系起来以实现同步与稳定，同时也可以利用自带地环向信源以及实时调制解调电路等组成空频通滤器用来消除信噪干扰，另外还能使用自动增益平滑控制器、加倍校准滤波器来提高系统的动态性能指标。为了使整个集总界面具有良好的稳定性，可以使用一个自动增益平滑控制器来滤除干扰噪声。要对整个系统进行实时控制，即通过滤波器消除语音信道内所有干扰信号和无用信息，同时也需要利用自带地环向信源以及动态补偿环节等方法提高稳定性、准确性以保证空域网正常稳定运行。

（二）空域网的通信设计

在空域功率进行交换时，需要将信道的噪声调制后，才能使其恢复到原始状态。对于信源和调制解调器来说[5]。当接收端接收到载波信号之后会自动产生暂态不失真度很低的特征参数（如噪声、脉冲等）并与对应于初始化射频功率合成器输出相匹配，而当有足够强来维持输入能量等于所需时被误码率控制值后，则立即停止工作或重新激活该特性信息。在空域解调器中，载波信号与噪声同步率成反比。在接收端的信源上，由于输入端可以产生调制解调器所需的功率。此时如果有一个调制解调器输出为低频0或较高频率的话则该待机码称为有效状态集，反之若信号是有效值且有用相同信息就会被认为有用空闲掉。在信源和噪声同步率之间要进行一下运算，如果有一个较低的有效载波信号，则在该码字上会出现不失真的特征。为了保证空域解调器中有用信息和无用信息互相分离，所以需要将二者进行频谱分析。在空域解调器中，由于载波信号的有用信息和无用信息都不相同，所以要进行频谱分析。

四、VoIP概述

（一）概述

VOIP是一种网络电话，是一种数字化的传输技术，也就是通过互联网技术，完成通信。VoIP技术能够应用于互联网设备中，完成互联网的通信。VoIP就是基于IP技术上分化组和数字化的一种传输技术，也就是数字化的处理模拟的声音，经过了数字化的加工以后，能够完成实时的传输，在IP网络上进行相互传送的模拟语音信号或者是可视化的信号。VoIP技术的特点就是费用低，但是业务灵活并且运用简单[6]。该技术能够途径实施数据的传输，包括传输语音以及视频等等，而且在传递数据时间上也是可以随时进行的，部分新业务功能够进行良好的部署以及扩展，因此业务的灵活性较高。最后VoIP技术的应用环境是不受到任何限制的，因此应用的场景也非常多。

（二）原理

VoIP的原理就是通过模数转换与语音编码的模式实现数字型号的转变，通常是包括了采集、保持、量化和编码。其次，VoIP能够在确保语质量的前提下，将编码的比特率有效降低，数据传输能够有效控制延时的误差。在数据传输中，能够向目标地址实施传输，最后在数据转换模拟上，将模拟信号进行转化。将语音信号还原成模拟语音信号。

五、VoIP技术的优势

第一点、可以在一定程度上减少信道的衰落。由于高频地空通信系统通常是由3-4GHz，5MHZ与8个微波功率合成器组成，而其中仅有10MHZ和16个基带共价转发器。因此如果将所有的频段统一为一个整体的话那么就会造成同一频区干扰。为了避免这种情况出现。我们可以使用基于频率合成器技术实现对信道进行同步处理来减少所需传输数据到发射端后经过衰减之后的信号强度与信噪比等指标，从而达到减少所需传输数据量的目的。第二点、可以在一定程度上提高通信链路质量，因为高频地空通系统通常是由3个微波功率合成器组成，而集频器和发射级都有其自身特点。因此当使用基于频率合成技术时就需要对基带信号进行同步处理了，同时为了保证接收机能够顺利到达发送端后还需采用偶载调制的方法来实现高信噪比增益转发器与低噪声带宽兼容功能等要求。第三点、实现多频技术，而在高频地空通信系统中，由于发射机的频段是固定不变的且并不具有唯一性。因此接收机和发送器之间就需要采用同步转发方式来进行数据交换。同时为了保证所需传输增益可以通过对信道调制解调方法、基带信号参数以及发送发信端的功率等方面设计出相应频段可共享到同一频区内，并且可以使用同一频段的接收机通信性能来实现同步传输。第四点、可有效地降低频带宽度，提高系统稳定性，因为通常情况下，发射机和接收器之间需要采用高频域全通调制技术才能保证其在较低信噪比条件下发出高质量信号。第五点、可实现多频带的同步传输，由于接收机和发射设备之间需要采用全通调制技术，而且还因为高频域全载方式发信端必须具有较高增益。因此在频率条件下可以使用低噪声来抑制干扰并且提高系统稳定性以及抗误操作能力。

六、语音交换系统的协同发展

对已成功完成的集控交换工作进行整合。集控技术包括：语音编码、音频控制和控制等。在使用完这些功能后，要将所有的数据信息集中到同步同步地址中，然后统一管理，同时还要建立一个异步通信协议来保证整个系统间能够正常运行。最后需要创建完整而完善地信道并对其加以恢复。其次，构建起多级信源之间的交换机制通过此技术能实现集控双方语音输出。对已成功地实现的集控工作进行整合。将接收端和发送端的数据信息集中到同步同步地址中，然后通过语音编码来恢复，从而达到了在音频通信系统中交换机之间正常传输交流信号、控制双方通话时相互间不发生干扰等目的，同时还能保证整个VCC与收发站的通讯安全及完整。

对误码率的控制在通信系统中，误码是不可避免，此时需要将源信号与信道分离。但由于噪声干扰和自身参数等原因会影响到用户发送信息时信噪比。因此要降低这种因素对于接收端性能的影响就必须提高源信号与信道之间有效传输距离及功率增益大小，另外也可以通过增加调制带宽、采用多跳频技术以及使用对称复用纠错器来减少误码率，提高通信系统的可靠性。对信道传输速度进行控制，在接收端配置调制解调器来提升空域信号，从而增加频带利用率和使用寿命，同时还可以通过改变载波频率、引入高频功率增益等方式降低误码率。对信道的恢复能力进行控制，在接收端配置一个恢复状态，当信噪比上升到一定程度时就可以考虑加入噪声同步补偿机制来提高通信系统的鲁棒性。

七、VoIP技术在空管语音交换系统的发展与应用

VoIP技术是一种基于语音交换的通用数字音频处理系统，具有较高的实用价值。该技术通过对不同类型符号进行分类，并在不同信道条件下实现同步传输。由于其具备良好稳定性和抗干扰性，同时也可以将多种多样格式转换成便于操作、易于维护及管理的数字音频处理系统，从而为人们提供一种高效实用的语音交换解决方案。

随着时代的发展，语音交换技术也在不断地改进和创新，尤其体现在空管呼叫系统。空域网中的数据通信网络可以将不同种类或者不相同类型信息进行有效组合。VoIP拥有着服务质量控制功能，保障对话音质量，IP分组网络具有较强的安全性，空管系统能够形成满足自身发展的局域网，而且隔离开其他网络，整合很多的不同网络为一个，基于IP分组网络所服务，使得话音与数据服务提升灵活度的同时，明显减少成本，IP分组网络能够使得路由更灵活，提升系统冗余度以减少故障问题等。

八、总结

在通信行业中，VoIP技术作为一种新型技术，发展是非常先进的，并且该技术应用于民航的空管系统能够促进甚高频地空通信系统与语音交换系统不断向前发展和进步，但是同时该技术也有一定的不足。相信随着网络技术和民航空管系统的不断进步和发展，通信技术也会不断发展，未来的VoIP技术与通信设备的发展也会更加协同。

参考文献：

[1]殷梦瑶.VoIP技术在民航空管语音通信系统中的运用[J].通信电源技术， 2022， 39（7）：3.

[2]罗朝辉.VoIP技术在空管语音交换系统中应用的可行性分析[J].科学与信息化， 2022（000-006）.

[3]石国勇.民用航空甚高频通信系统互调干扰分析与建模研究[J].电子元器件与信息技术， 2022， 6（6）：4.

[4]罗朝辉.民航空管传输业务故障诊断系统的设计与实现探究[J].科技创新与应用， 2022， 12（21）：4.

[5]毕名志.民航甚高频数字语音通信系统中移动路由技术的应用分析[J].中国宽带， 2021， 000（007）：P.77-77.

[6]雷霆， 陈健， 彭明喜， 张文江， 杨新， & 雷晓伦等.（2021）.利用IP网络的语音通信方法，交换机，IP终端及系统.CN112565013A.

作者简介：王丹 1993.12 女 陕西西安 汉族 大学本科 工程师 中国民用航空西北空中交通管理局 研究方向： 基于VOIP技术的甚高频系统和语音交换系统