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現(xiàn)代短波通信技術(shù)
現(xiàn)代短波通信技術(shù)
摘 要：本文介紹了無線電短波通信的基本特點，研究了無線電短波通信的發(fā)展現(xiàn)狀，探討了無線電短波通信的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：短波通信 短波技術(shù)
短波是指波長在100m～10m，頻率為3MHz～30MIIz的電磁波，利用短波進行的無線電通信稱為短波通信，又稱為高頻通信。
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，用以傳送電報、電話、圖像、語音廣播等信息。
盡管衛(wèi)星通信出現(xiàn)以后某些短波通信業(yè)務(wù)被其取代，但是由于無線短波通信設(shè)備的抗毀性，無線短波通信在戰(zhàn)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，所以無線短波通信將與衛(wèi)星通信長期并存發(fā)展。
一、短波通信的特點
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傳播的，由此決定了短波通信存在以下特點：
(1)不需要建立中繼站即可實現(xiàn)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(shè)備簡單、易隱蔽、建設(shè)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(guī)定，每個短波電臺占用3.7MHz的頻率寬度，而整個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(wěn)定性差，衰落現(xiàn)象比較嚴重。
衰落現(xiàn)象是由于利用天波傳播時，接收點收到了由兩個或兩個以上的途徑傳來的電波，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過程中，衰落現(xiàn)象更為嚴重。
二、短波通信的現(xiàn)狀
(一)現(xiàn)代短波信道技術(shù)
現(xiàn)代短波信道技術(shù)主要分為兩大類：
一類是針對短波變參信道的特點，為了克服短波空間信道的不穩(wěn)定性對通信質(zhì)量的影響，提高短波通信，特別是短波數(shù)據(jù)通信的可靠性和有效性而發(fā)展起來的，稱之為信道自適應技術(shù)。
這一類技術(shù)以短波實時選頻與頻率自適應技術(shù)為主體，使短波通信系統(tǒng)能實時地或近實時地選用最佳工作頻率，以適應電離層的種種變化同時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。
另一類是針對短波通信存在的保密性不強、抗干擾能力差的弱點，以及電磁斗爭的特點和規(guī)律，為了提高短波通信在電子戰(zhàn)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)展起來的，稱之為短波通信電子防御技術(shù)。
這一類技術(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(chǔ)上發(fā)展起來的。
由于構(gòu)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現(xiàn)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(jié)合起來，通過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(guī)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(xiàn)代短波通信終端技術(shù)
在通信系統(tǒng)中，狹義地講，通信終端是指信息發(fā)送和接收的硬件設(shè)備，包括電傳機、電鍵、電子鍵、送受話器等。
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，承擔著為用戶提供良好的界面，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(diào)制解調(diào)器是數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)中最為常用的終端設(shè)備之一。
現(xiàn)代短波通信終端技術(shù)，主要是針對短波通信存在著嚴重的電磁干擾的特點，為了滿足人們對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，圍繞著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛿?shù)據(jù)傳輸速率而發(fā)展起來的。
調(diào)制解調(diào)器是實現(xiàn)短波數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵部件，按調(diào)制方式分為多音并行和單音串行兩種體制。
多音并行體制，是在話音通帶內(nèi)，把高速串行信道分裂成多個低速并行信道，以若干個副載波在基帶有效帶寬內(nèi)并行傳輸信息，接收機輸出的多路數(shù)據(jù)信息，分路后分別進行數(shù)據(jù)解調(diào)，得到多路低速數(shù)據(jù)，經(jīng)過重新組合恢復成高速數(shù)據(jù)流。
單音串行體制，是在一個話路帶寬內(nèi)，串行發(fā)送高速數(shù)據(jù)信號，發(fā)送端采用SPSK調(diào)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
隨著人類社會向信息化的不斷演進，短波通信技術(shù)近年來取得一系列的突破與進展，其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(一)短波自適應數(shù)字通信技術(shù)
短波信道由于受到自然環(huán)境、時間等外界因素影響較大，因此要保障通信的正常進行，就必須根據(jù)情況及時調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。
未來的短波自適應技術(shù)除了包含現(xiàn)階段的頻率自適應技術(shù)外，應該是全方位發(fā)展的，包括以下幾個方面：
1、自適應選頻和信道技術(shù)
現(xiàn)階段的通信領(lǐng)域中，自適應選頻和信道技術(shù)緊密相連，這樣會形成選頻質(zhì)量低的情況。
今后應將專用選頻系統(tǒng)應用到通信系統(tǒng)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(shù)據(jù)吞吐量，系統(tǒng)調(diào)制方法和信道條件緊密結(jié)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(xiàn)的多普勒頻移、多徑效應等情況，避免碼間干擾。
(二)高速調(diào)制解調(diào)技術(shù)
現(xiàn)階段窄帶短波電臺的調(diào)制解調(diào)器包括串行和并行兩種。
串行體制對均衡要求很高，其信息主要通過單載波調(diào)制發(fā)送;這種情況下出現(xiàn)了一種新型的調(diào)制方法，即正交頻分復用調(diào)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(tǒng)可以通過縮小ISI來減少接收機內(nèi)均衡的復雜性，這主要得益于通過串并轉(zhuǎn)換高速流數(shù)據(jù)帶來的子載波上數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度的增加。
此外，如果沒有均衡器，OFDM系統(tǒng)也可以插入前綴來降低甚至消除ISI的影響。
2、頻譜利用率高
OFDM系統(tǒng)可以實現(xiàn)頻譜資源利用的最大化。
這主要是因為與頻分復用系統(tǒng)相比，OFDM 系統(tǒng)內(nèi)各子載波之間信道頻譜可以實現(xiàn)重疊，存在正交性。
3、實現(xiàn)簡單
OFDM 系統(tǒng)主要是通過IDFT/DFT來實現(xiàn)的，即使該系統(tǒng)內(nèi)子載波數(shù)量很多，也能比較輕松地實現(xiàn)。
(三)抗干擾技術(shù)
近年來，隨著干擾手段的發(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(diào)頻而言，其在常規(guī)基礎(chǔ)上加了鏈路質(zhì)量分析，這樣就可以確定被串擾的頻點，對其篩選后選擇無干擾的頻點進行通信。
2、空間處理
就自適應天線凋零技術(shù)而言，在接收端受到干擾時會自動調(diào)節(jié)天線方向圖零點，這樣就會大大提高信干比。
3、時間處理
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倍的速率進行傳輸。
4、組網(wǎng)技術(shù)
通信數(shù)字化、通信系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)建設(shè)的基本要求。
因此短波通信必然會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(tǒng)的短波通信特點的局限，短波通信已無法適應數(shù)字化時代的需求。
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(chǔ)上開始發(fā)展起來，但是全網(wǎng)內(nèi)各短波通信電臺之間依然存在選頻及頻率利用等問題。
四、結(jié)束語
由于短波通信在軍事通信領(lǐng)域得天獨厚的優(yōu)勢，即便是移動通信和互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達的今天，世界各國仍沒有停止對短波新技術(shù)的研究。
隨著研究的不斷深入，越來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)揮越來越重要的作用。
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