短波数字电台PACTOR协议解码的研究与实现

摘 要： HF数字通信电台协议识别与分析作为现代通信对抗和无线电监测的一项关键技术，受到越来越多的重视。通过基于滑动窗口的协议数据解码算法，根据协议的coding方式，利用VC++和MySQL数据库平台，对短波电台PACTOR协议进行了解码分析和验证。

关键字： HF数字通信电台； 协议识别与分析； 滑动窗口； 数据解码； PACTOR协议

中图分类号： TN915.04?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）05?0039?03

0 引 言

HF数字通信是一种高频（3～30 MHz）无线通信[1]。它具有运行成本低、覆盖范围广、设备简单、机动性强等优点，主要用于远距离、大范围、移动通信等场合，是一种十分重要的通信手段[2]。随着微电子技术、大规模集成电路技术和计算机技术的发展，使HF数字通信技术取得了重大进步，HF数字通信设备在世界范围内得到了广泛的应用。相应地，短波数据传输协议也有了迅速的发展[3]。

HF数字通信电台协议识别与分析作为现代通信对抗和无线电监测的一项关键技术，受到越来越多的重视[4]。对于不同协议、不同波特率、不同调制方式的短波电台数据传输机制，研究在捕获二进制数据比特流的基础上，针对不同协议的特征进行识别具有重要的意义。进而，在确定了协议的结构，如协议帧头、数据段长度、CRC长度、状态字节长度等后，就可以对协议数据进行解码分析。

本文通过基于滑动窗口的协议数据解码算法，根据协议的coding方式，利用VC++和MySQL数据库平台[5]，对短波电台PACTOR协议进行了解码分析和验证。

1 PACTOR协议的通信机制

由于协议的调制方式和波特率不同，所以短波电台的通信模式也不同。表1给出了典型的HF频段的协议特征分析及其分类。

从图1可以看出，WB8IMY将数据包发送给WB8ISZ时，其中2/5/6片段出现错误，于是WB8ISZ的MC（多模式控制器）将正确的1/3/4片段存储下来并且发送NAK信号，请求重发数据。重发之后，1/3/4片段出现了错误，但没关系，因为它们已经存储下来了，这时2/5/6片段恰好没有出错，于是WB8ISZ的MC重组接收到的数据包，形成完整的数据包，并且发送ACK信号请求发送下一个数据包，这种方式大大提高了通信效率。

PACTOR模式可以根据波段的具体情况，以可变速率进行通信。由于使用哈夫曼编码，字符的二进制位长度明显缩短，提高通信了效率。本系统将PACTOR通信使用的ASCII字符的哈夫曼编码存储在MySQL数据库中，如图2所示。每个字符对应的哈夫曼编码位数在2～15位，字符越常用，位数也就越少。在传统的通信中，传输一个字符通常需要8位，但PACTOR通信只需要4～5位。

2 基于滑动窗口的PACTOR协议解码算法

4 结 语

短波电台协议的识别与分析是一个较新的领域，并且变种现象很普遍，例如，改变协议的波特率或者调制方式等。以前，短波协议的识别分析是在信号层面上，而本文是从协议的数据比特流角度，利用VC6.0、MySQL数据库平台和基于滑动窗口的协议数据解码算法，对协议进行识别分析。并可根据协议的结构特征进行相应参数的设置，可扩展性强，易于对以后出现的其他短波协议进行分析。下一步的研究工作将主要集中在怎样提高数据传输质量、如何设计协议过滤器等[11]。

参考文献

[1] 杨莹莹.第三代短波通信数据链路层协议的研究与实现[D].西安：西安电子科技大学，2013.

[2] 董彬虹，李少谦.短波通信的现状及发展趋势[J].信息与电子工程，2007，5（1）：1?5.

[3] 张有光，江琥，熊鹰.通用短波数据传输协议发展状况综述[J].电讯技术，2002，30（2）：140?144.

[4] 李雄伟.网络对抗系统及其关键技术研究[D].北京：北京邮电大学，2005.

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[6] PROAKIS J G. Digital Communications [M].北京： 电子工业出版社，2001.

[7] FORD S.HF/VHF数字通信手册[M].张宏，译.北京：人民邮电出版社，2010.

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[9] 高渊.协议识别与分析技术研究[D].西安：西安电子科技大学， 2009.

[10] 张蔚.协议解码服务器的研究与实现[D].武汉：武汉科技大学，2012.

[11] 聂东举，叶进.基于SVM算法的短波通信协议识别技术[J].系统工程与电子技术，2013，35（6）：1307?1311.