CP16的由来

        2010年和2012年，中国科学技术协会和中国通信学会无线电应用与管理专业委员会分别立项研究重大突发事件应急无线电应用的有关问题，CRAC参与了有关工作。

          研究认为，在突发重大灾害、常规通信系统以及预定的服务队伍建制被摧毁时，业余电台最宝贵的特有潜力体现在灾区幸存的业余无线电爱好者及其业余电台能单打独斗地顽强生存，可以具备基本的无线电通信能力。

       此时业余电台所可能完成的意义最重大的任务，是在第一时间、第一地点通过HF业余频段向外界报出灾情，以及在VHF/UHF业余频段为自救提供本地通信。

        研究还认为，要提高业余无线电台在突发重大灾害中应急通信的应急能力，首先要广泛提高业余电台的普及率；在同样的灾害摧毁力下争取更高的资源幸存率；其次，对重灾区业余电台及时报出灾情所可能遇到的挑战要有系统性的应对措施。

        挑战之一是重灾区现场的业余电台处于恶劣的工作环境下，到达外界的无线电信号可能很微弱，而现在很多业余电台又处于日益严重的噪声环境中，呼救信号很容易被外界忽略。即使灾区电台和外界电台实现通联，如何准确、迅速地传递灾区内的相关信息，也将是一系列挑战。

        SSB语音通信虽然通俗易懂，但抗噪能力差，易误抄，语言信息在后续中转时也易误传；CW电报虽然抗噪力较强，报文传递准确性较高，但电报收发技能普及率低，从而降低了通信的成功率。

        此外汉字到莫尔斯电码的转换尚未形成规范，译码也会成为信息传递的瓶颈。有些数字通信方式如PSK31抗噪性高，信息传递准确度也高，但目前应用软件人机界面中文化不高，且因汉字编码等原因，对中文信息支持不够，通常的两字节汉字代码易发生错位畸变。

        为此，CRAC在中国通信学会课题的研究中针对这一问题提出了开发新通信方式CP16的方案，并在HF频段开展了相关试验。

什么是CP16

        CP16是一种新开发的无线电通信模式，是英文“ChinesePattern 16”的缩写。工作方式为采用由16×16点阵汉字信息直接对16个载频进行幅度调制（16ASK）后生成的基带信号，经由基带信号载入电台发送载有16×16点阵汉字字形信息的无线电信号；接收方将接收机收到解调后的基带信号载入电脑，经软件在显示器上的时间-频率瀑布流上依据信号有无显示出汉字字形从而达到汉字报文信息传递。

        此模式是针对业余电台在突发重大灾害等紧急情形下的汉字信息传输而设计，也可用于其他业余无线电汉字报文通信，尤其是微弱信号通信。

CP16信号的发送原理

        CP16通信的发信端的调制器含有16个频率不同的音频载波振荡源，依次用16×16点阵汉字每一列的16个元素分别进行开关调制，如果一个元素点有笔画内容（黑元素），对应的一路就有载波输出，如果没有笔画内容（白元素），则对应路没有载波输出。

        载波信号的有无可看作幅度的变化，因此CP16属于幅度键控调制方式（16ASK）。各路信号叠加在一起，形成一路含有16个音频载频的基带信号。通信时把这个基带信号送到发射机的话筒输入端，通过电台发送载有16×16点阵汉字字形信息的无线电信号。其工作在数字调制方式，依次发送汉字报文中每一个文字的字形图像。

        CP16信号比较适合于用HF或更低频段的单边带发射机或者VHF/UHF频段的单边带或调幅发射机发射。当然CP16配用模拟调频发射机从技术上讲毫无问题，但调频接收机一般采用鉴频电路解调，当信号很微弱时固有的鉴频噪声会变得十分强烈，CP16的优势就被掩盖掉了。

CP16信号的接收原理

        把接收机收到的CP16信号送到显示器表达为一幅时间-频率瀑布图像，各路载波按频率高低排列，根据每一时刻的信号有无形成一列亮点或暗点，用来显示汉字字形某一列的图像。如果图像随着时间的推移向前滚动，就在平面上铺成汉字字形的二维图像，可以被人眼所直接识别，不需经过任何特定的解调或者解码处理。因此，CP16信号的接收属于简单的模拟接收方式。

        目前有大量供PC电脑运行的音频分析软件以及通用或专用SDR软件无线电接收软件，它们的时间-频率瀑布图功能都可以用来显示接收的CP16信号中的文字。有些软件还有手机版本。

CP16通信方式的抗噪能力

        在没有干扰的情况下，CP16信号在接收机的瀑布图上可显示出清晰的汉字字形。当无线电信道串入干扰噪声时，接收到的CP16信号就会叠加有随机的噪声信号，从而在显示端产生雪花。

        信噪比越差，雪花越严重，甚至字形图像被噪声雪花所淹没。但即使噪声幅度达到和信号相近的程度，这时语音信号可懂度将降到容忍度以下，但由于汉字字形会形成固定的亮点，背景噪声则是随机雪花，两者规律不同，操作者仍然可以辨认出汉字。因此CP16通信方式的抗噪声能力优于语音通信。

        一般其他汉字通信采用数字方式。数字通信方式会因误码率的限制，使接收端无法全部复原信息。而CP16的接收不经过任何数字解码，所以不受此限制。

        信号恢复成汉字信息的过程是由人来完成的，只要能从噪点背景中区分出字形亮点，即使字形某些部分缺损，操作者还可根据上下文意思及经验推敲还原出汉字。人类的智慧可轻易实现判读，机器要实现将会很复杂，这使得CP16的抗噪声能力优于一般数字汉字通信。

CP16的传输速率

        CP16的设计传输速率是与中等汉字录入速度相匹配。传输速率越低，抗噪声能力越强，接收信息滚动速度越慢，也越有利于阅读，但传输的时间越长。比较适当的实际速率大约是每秒1个字或者每两秒1个字。

CP16的信号带宽

        在CP16试验中发现各路载波频率的间隙对通信效果影响不很明显，例如可以设置为15～20Hz左右，这样总信号可以通过带宽为400Hz的CW滤波器，占用频宽和快速CW电报相仿。