現代短波通信技術(shù)
現代短波通信技術(shù)
摘 要：本文介紹了無(wú)線(xiàn)電短波通信的基本特點(diǎn)，研究了無(wú)線(xiàn)電短波通信的發(fā)展現狀，探討了無(wú)線(xiàn)電短波通信的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：短波通信 短波技術(shù)
短波是指波長(cháng)在100m～10m，頻率為3MHz～30MIIz的電磁波，利用短波進(jìn)行的無(wú)線(xiàn)電通信稱(chēng)為短波通信，又稱(chēng)為高頻通信。
短波通信是世界各國中、遠程通信的主要手段，被廣泛應用于軍事、外交、氣象、商業(yè)等部門(mén)，用以傳送電報、電話(huà)、圖像、語(yǔ)音廣播等信息。
盡管衛星通信出現以后某些短波通信業(yè)務(wù)被其取代，但是由于無(wú)線(xiàn)短波通信設備的抗毀性，無(wú)線(xiàn)短波通信在戰爭期間特別是在中遠程軍事通信中，仍占有極其重要的地位，所以無(wú)線(xiàn)短波通信將與衛星通信長(cháng)期并存發(fā)展。
一、短波通信的特點(diǎn)
短波通信可以利用地波傳播，但主要是利用天波傳播。
天波是靠電離層的反射來(lái)傳播的，由此決定了短波通信存在以下特點(diǎn)：
(1)不需要建立中繼站即可實(shí)現遠距離通信。
電離層對短波吸收少，靠天波傳播可以達到很遠距離，即使是中小功率的電臺，電波也能靠天波傳播到很遠的地方。
(2)短波通信設備簡(jiǎn)單、易隱蔽、建設和維護費用低，破壞后容易恢復。
(3)可使用的頻段窄，通信容量小。
按照國際規定，每個(gè)短波電臺占用3.7MHz的頻率寬度，而整個(gè)短波頻段可利用的頻率范圍只有28.5MHz。
(4)短波的天波信道是變參信道，信號傳輸穩定性差，衰落現象比較嚴重。
衰落現象是由于利用天波傳播時(shí)，接收點(diǎn)收到了由兩個(gè)或兩個(gè)以上的途徑傳來(lái)的電波，而反射這些電波的電離層又在不斷變化造成的。
尤其是在黃昏和拂曉，電離層正處在急劇變動(dòng)過(guò)程中，衰落現象更為嚴重。
二、短波通信的現狀
(一)現代短波信道技術(shù)
現代短波信道技術(shù)主要分為兩大類(lèi)：
一類(lèi)是針對短波變參信道的特點(diǎn)，為了克服短波空間信道的不穩定性對通信質(zhì)量的影響，提高短波通信，特別是短波數據通信的可靠性和有效性而發(fā)展起來(lái)的，稱(chēng)之為信道自適應技術(shù)。
這一類(lèi)技術(shù)以短波實(shí)時(shí)選頻與頻率自適應技術(shù)為主體，使短波通信系統能實(shí)時(shí)地或近實(shí)時(shí)地選用最佳工作頻率，以適應電離層的種種變化同時(shí)起克服多徑衰落影響和回避鄰近電臺干擾及其他干擾的作用。
這方面技術(shù)對于提高短波通信的可靠性與有效性具有關(guān)鍵意義。
另一類(lèi)是針對短波通信存在的保密性不強、抗干擾能力差的弱點(diǎn)，以及電磁斗爭的特點(diǎn)和規律，為了提高短波通信在電子戰環(huán)境中的生存能力，以及抗測向、抗偵察、抗截獲、抗干擾等防御能力而發(fā)展起來(lái)的，稱(chēng)之為短波通信電子防御技術(shù)。
這一類(lèi)技術(shù)以短波擴頻通信技術(shù)為主體，包括短波跳頻和自適應跳頻技術(shù)，以及短波直接序列擴頻技術(shù)等。
短波跳頻通信是在收發(fā)雙方約定的情況下，不斷地改變工作頻率而進(jìn)行的通信。
由于工作頻率受偽隨機碼的控制，因此跳頻通信具有很強的抗截獲、抗截聽(tīng)及抗干擾能力。
短波自適應跳頻通信是在短波跳頻通信基礎上發(fā)展起來(lái)的。
由于構建兩地間的短波通信，受電離層信道和電磁干擾的影響，并不是任意一組頻率都能夠建立起通信鏈路實(shí)現通信的。
短波自適應跳頻通信把頻率自適應技術(shù)與跳頻技術(shù)結合起來(lái)，通過(guò)頻率自適應功能選出可通的“好頻率”作為跳頻頻率表，從而避免了盲目性，提高了可通率。
與常規跳頻通信體制相比，自適應跳頻體制的抗干擾性能大大增強。
(二)現代短波通信終端技術(shù)
在通信系統中，狹義地講，通信終端是指信息發(fā)送和接收的硬件設備，包括電傳機、電鍵、電子鍵、送受話(huà)器等。
廣義地講，通信終端作為人們享用通信業(yè)務(wù)的直接工具，承擔著(zhù)為用戶(hù)提供良好的界面，完成所需業(yè)務(wù)功能和接入通信網(wǎng)等多方面任務(wù)。
調制解調器是數據通信業(yè)務(wù)中最為常用的終端設備之一。
現代短波通信終端技術(shù)，主要是針對短波通信存在著(zhù)嚴重的電磁干擾的特點(diǎn)，為了滿(mǎn)足人們對數據業(yè)務(wù)，特別是高速數據業(yè)務(wù)的需求，圍繞著(zhù)提高數據傳輸的可靠性和數據傳輸速率而發(fā)展起來(lái)的。
調制解調器是實(shí)現短波數據通信的關(guān)鍵部件，按調制方式分為多音并行和單音串行兩種體制。
多音并行體制，是在話(huà)音通帶內，把高速串行信道分裂成多個(gè)低速并行信道，以若干個(gè)副載波在基帶有效帶寬內并行傳輸信息，接收機輸出的多路數據信息，分路后分別進(jìn)行數據解調，得到多路低速數據，經(jīng)過(guò)重新組合恢復成高速數據流。
單音串行體制，是在一個(gè)話(huà)路帶寬內，串行發(fā)送高速數據信號，發(fā)送端采用SPSK調制，接收端采用高效自適應均衡，序列檢測和信道估值綜合技術(shù)，消除了多徑傳播和信道畸變引起的碼間串擾。
三、短波通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )向信息化的不斷演進(jìn)，短波通信技術(shù)近年來(lái)取得一系列的突破與進(jìn)展，其發(fā)展趨勢主要體現在以下幾個(gè)方面：
(一)短波自適應數字通信技術(shù)
短波信道由于受到自然環(huán)境、時(shí)間等外界因素影響較大，因此要保障通信的正常進(jìn)行，就必須根據情況及時(shí)調整系統結構和參數。
未來(lái)的短波自適應技術(shù)除了包含現階段的頻率自適應技術(shù)外，應該是全方位發(fā)展的，包括以下幾個(gè)方面：
1、自適應選頻和信道技術(shù)
現階段的通信領(lǐng)域中，自適應選頻和信道技術(shù)緊密相連，這樣會(huì )形成選頻質(zhì)量低的情況。
今后應將專(zhuān)用選頻系統應用到通信系統中，逐步提高通信質(zhì)量。
2、傳輸速率自適應技術(shù)
這一技術(shù)可在固有工作頻率下得到最大數據吞吐量，系統調制方法和信道條件緊密結合，達到高效率傳輸。
3、自適應信道均衡技術(shù)
這一技術(shù)可以有效排除信道傳輸中出現的多普勒頻移、多徑效應等情況，避免碼間干擾。
(二)高速調制解調技術(shù)
現階段窄帶短波電臺的調制解調器包括串行和并行兩種。
串行體制對均衡要求很高，其信息主要通過(guò)單載波調制發(fā)送;這種情況下出現了一種新型的調制方法，即正交頻分復用調制法，也叫OFDM，其主要有以下優(yōu)勢。
1、抗頻率選擇性衰落
OFDM系統可以通過(guò)縮小ISI來(lái)減少接收機內均衡的復雜性，這主要得益于通過(guò)串并轉換高速流數據帶來(lái)的子載波上數據符號持續長(cháng)度的增加。
此外，如果沒(méi)有均衡器，OFDM系統也可以插入前綴來(lái)降低甚至消除ISI的影響。
2、頻譜利用率高
OFDM系統可以實(shí)現頻譜資源利用的最大化。
這主要是因為與頻分復用系統相比，OFDM 系統內各子載波之間信道頻譜可以實(shí)現重疊，存在正交性。
3、實(shí)現簡(jiǎn)單
OFDM 系統主要是通過(guò)IDFT/DFT來(lái)實(shí)現的，即使該系統內子載波數量很多，也能比較輕松地實(shí)現。
(三)抗干擾技術(shù)
近年來(lái)，隨著(zhù)干擾手段的發(fā)展，抗干擾技術(shù)也應向綜合智能方向發(fā)展，主要發(fā)展方向有以下幾種：
1、信號處理
就自適應調頻而言，其在常規基礎上加了鏈路質(zhì)量分析，這樣就可以確定被串擾的頻點(diǎn)，對其篩選后選擇無(wú)干擾的頻點(diǎn)進(jìn)行通信。
2、空間處理
就自適應天線(xiàn)凋零技術(shù)而言，在接收端受到干擾時(shí)會(huì )自動(dòng)調節天線(xiàn)方向圖零點(diǎn)，這樣就會(huì )大大提高信干比。
3、時(shí)間處理
如猝發(fā)傳輸技術(shù)，在完成信息收集后，在一瞬間將這些信息以高于正常情況1 00倍的速率進(jìn)行傳輸。
4、組網(wǎng)技術(shù)
通信數字化、通信系統網(wǎng)絡(luò )化、通信業(yè)務(wù)綜合化是短波通信發(fā)展的必然趨勢，系統兼容、網(wǎng)絡(luò )互通，以及高可靠性、有效性、強抗毀性，成了通信系統建設的基本要求。
因此短波通信必然會(huì )被應用到更廣泛的領(lǐng)域中去，甚至要求其成為英特網(wǎng)的一部分，但是由于傳統的短波通信特點(diǎn)的局限，短波通信已無(wú)法適應數字化時(shí)代的需求。
在這一大環(huán)境下，第三代短波通信網(wǎng)絡(luò )在美國軍用標準的基礎上開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，但是全網(wǎng)內各短波通信電臺之間依然存在選頻及頻率利用等問(wèn)題。
四、結束語(yǔ)
由于短波通信在軍事通信領(lǐng)域得天獨厚的優(yōu)勢，即便是移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達的今天，世界各國仍沒(méi)有停止對短波新技術(shù)的研究。
隨著(zhù)研究的不斷深入，越來(lái)越多的高科技手段被應用到信息領(lǐng)域，短波通信必將以嶄新的面貌在通信領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
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