短波通信新技术

短波通信新技术（共11篇）

短波通信新技术 篇1

首先, 线性调制的原理是一种频谱搬迁原理, 它把虚拟通信系统作为基带系统。本文把超短波地波传播信道为经典信道进行一次基带等效的研究;并且探讨了虚拟通信系统的组成一级电台的实现原理。其次, 按照虚拟现实的原理, 探讨了虚拟短波/超短波通信的关键技术和它的解决方法。虚拟通信系统拥有逼真的效果, 它的关键在于实现信道对于语音信号有着很大的真实影响, 因为通信环境是虚拟信道模型参数的关键所在。环境参数和实际的模型的关系一般用函数是表达不出来的, 有时候是实测曲线, 所以数据库都是让计算机的自动模型参数的查询和储存, 所以它的数据库的建立也是关键所在。保证系统地实时性和逼真性, 就必须找一个可靠稳定快速的平台去实现整个系统, 这是关键技术之三。最后, 它的通信试验系统, 对本身的结构和它虚拟信道、虚拟电台两个模块的组成以及工作原理进行了探讨, 同事对主要的性能做了实验, 结果表明了其关键技术实现的可行性和正确性。

一、等效基带信号系统

通信系统中, 信源输出的图像信号、语音信号都是低通信号, 它的特点是直流分量低通频谱, 而它最高频率最低值大于1, 并且, 在频谱地段分布的能量较大, 所以称之为基带信号。它可以通过电缆、架空明线等有线信道直接传输, 不过不可以在无线信道传输。另外, 即便能够在有线信道传输, 但是一对只能传输一路, 对其的利用很不理想。为了能够让基带信号像无线信道哪样传输, 同样也为了让有线信道一起传输很多基带信号, 就要用到解调和调制的技术。调制指从发送端内搬移给定信通道基带信号的过程。解调是指接收端把搬到定信内的频谱还原成基带信号。

二、虚拟短波天波信道模型参数的确定

电离层拥有随四季、昼夜而变的物理特性。它的逼真效果主要在接受的语音信号体现出来的因为时间而变化的影响。这种影响通过参数的改变去实现。所以, 它的逼真度的关键所在是因时间地点而变化的环境参数去确定模型参数。

不过短波模型的参数和环境参数间没有确定的关系, 因此由于环境参数直接计算的模型参数不是轻而易举的。

三、最高可用频率

最高可用频率是指通信距离下, 电波传出电离层和返回地面的临界值, 假如频率比这个临界值高的话, 那么电波穿过电离层, 就不会反馈到地面。最高可用频率也和反射层的电离密度有着关系, 所以, 只要是影响到电离密度的因素, 都会利用最高可用频率的数值。如果通信线路选择最高可用频率作为工作频率的时候, 因为只有一条路径, 所以通常情况下, 可能会获得最好的接收。因此, 可用工作频率选择短波通信电路, 是非常重要的。

四、虚拟信道模型参数数据库的建立

按照虚拟短波/超短波信道模型参数的研讨, 得出的模型参数的选择和环境参数有着很大的关系, 其中的环境参数指时间、日期及地理位置等。这种关系一般不能用确定的函数表达出来, 只可以用一些图描述出来。在环境参数确定出模型参数的时候, 不可能进行人工查图表, 所以应该把这些图表中的数据以数据库的方式存到计算机里面, 就可以自动计算出模型参数。

五、虚拟短波/超短波通信系统平台的构建

实现所有虚拟通信系统, 电台的语音数据都要在虚拟信道处理。通信部队的训练都是以很多电台对通信的集中训练为主要目的。要是多电台对通信, 首先不知道双方都是谁, 但是串口通信必须要提前布线;而且虚拟信道的数据处理工作量很大, 所以以串行通信显然不能保证它的实时性和逼真性。因此找到一个可靠、迅捷、稳定的平台去实现虚拟通信系统, 是虚拟短波/超短波通信系统平台的关键技术之一。

六、虚拟短波/超短波通信系统平台的功能

服务器主要有三大功能:1.网络管理。负责系统的数据传输及网络管理。2.数据管理。对所有的虚拟信道模型参数进行储存兵对其进行数据管理和查询。3.用户管理。主要设置及组织虚拟干扰机和虚拟电台, 就是指挥虚拟电台去进行通信, 分配虚拟干扰机去进行干扰;数据库管理功能的查询到的信道参数以及每个电台送来的各个参数去进行相应的处理和配置;按照信道参数以及每个电台送到的虚拟干扰机的数据和语音数据去进行处理。

参考文献

[1]秦春木.手持式超短波通信平台硬件设计与实现[D].电子科技大学2012

[2]吕争.安卓嵌入式平台中的超短波通信软件设计与实现[D].电子科技大学2012

[3]张忠连.超短波通信系统射频前端电磁防护技术研究[D].电子科技大学2010

[4]李照帅.超短波通信静噪关键技术研究与验证[D].电子科技大学2012

[5]何玉洁.超短波通信设备转信系统通信控制器的研究与实现[D].武汉理工大学2010

短波通信新技术 篇2

邹光辉

短波通信又称高频(HF)通信，使用频率范围为3-30MHz，主要利用天波经电离层反射后，无需建立中继站即可实现远距离通信。同时由于电离层的不可摧毁特性，短波通信始终是军事指挥的重要手段之一。由于短波通信在军事通信上的不可替代性，从20 世纪80 年代初, 短波通信进入了复兴和发展的新时期。许多国家加速了对短波、超短波通信技术的研究与开发，推出了许多性能优良的设备和系统。短波通信再次占领一定的地位, 随着技术的进步, 对于通信的一些缺点, 不少已找到克服和改进的办法。短波通信的可靠性、稳定性、通信质量和通信速率都已提高了一个新水平。

一、由单一自适应技术向全自适应技术方向发展

短波通信存在着短波信道的时变色散特性和高电平干扰的弱点。因此, 为了提高短波通信的质量, 最根本的途径是“实时地避开干扰, 找出具有良好传播条件的无噪声信道”。完成这一任务的关键是采用自适应技术。所谓自适应, 就是能够连续测量信号和系统变化, 自动改变系统结构和参数, 使系统能自适应环境的变化和抵御人为干扰。因此短波自适应的含义很广。现已发展的自适应技术有自适应选频与信道建立技术、功率自适应技术、传输速率自适应技术、自适应调制解调技术、自适应分集技术、自适应信道均衡及辨识技术、自适应编码技术、自适应调零天线技术。传统意义上的自适应主要是指频率自适应, 是以事实信道估值为基础, 采用自动链路建立和链路质量分析技术, 因此也称为实时选频技术。在未来信息时代, 网络数据通信将成为主要的通信方式, 但是单一的频率自适应还无法满足网络数据通信的要求, 由于短波通信中各种新技术的出现, 特别是分组交换和各种自适应短波通信技术的发展, 为短波数据网的发展打下了基础, 频率自适应技术可与其他自适应功能综合构成全自适应短波通信系统。未来通信的需求促进了短波自适应通信系统正向全自适应技术的方向发展。

二、由窄带低速数据通信向宽带高速数据通信发展

针对短波通信存在的保密(或隐蔽)性不强、抗干扰能力差的弱点, 以及电磁环境的特点和规律, 为了提高短波通信干扰能力,发展起来了短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频通信技术为主体, 包括短波自适应跳频技术、短波直接序列扩频技术等。传统的绝大多数短波跳频电台都是传输模拟话音的模拟跳频电台, 此类短波跳频电台在技术上存在话音质量差、通信距离短、跳数低(通常为几十跳)等问题, 而且几乎都是窄带跳频。为提高抗干扰能力, 一方面必须提高跳频速率, 另一方面可以增加信号带宽, 使信号淹没于噪声之中。通常采取纠错、交织、加密等措施, 但与此同时, 又会使信息的有效传输速率降低。为了提高信息的有效传输速率, 也必须增加频率和信道带宽。也就是说高速、宽带已成为短波通信增加抗干扰能力的焦点。如美国近年来研制的短波跳频电台跳速已达5000 跳/s 以上(跳频带宽为2MHz、信息传输速率为19.2Kbit/s)。

三、短波终端技术向自适应调制解调技术发展

现代短波通信终端技术, 主要是针对短波通信存在着严重的电磁干扰的特点, 为了满足人们对数据业务、特别是高速数据业务的需求, 围绕着提高数据传输的可靠性和数据传输速率而发展起来的。主要包括语音编码技术、数字调制技术、短波调制解调技术,差错控制技术等。

传统的短波通信工作方式主要是“话”和“低速报”, 无法满足数据通信的需要。在短波信道上传输数据话音和其他数据信号必须要有短波Modom, 调制解调器就成为实现短波数据通信的关键部件。由于短波信道是一个典型的时变信道, 多种反射模式并存,不仅存在衰落而且存在多径时散, 绝大多数多径时延在2ms—5ms 范围内。同时, 由于信号时代严重的电磁干扰, 为了保证网络传输信息的可靠性, 调制解调方式必须具有抗干扰、抗多径和抗衰落的能力, 保证快速准确地传递信息。因此, 短波自适应抗多径调制解调技术成为现代短波通信研究的重要方面。

四、短波通信系统由数字化向软件化发展

短波通信数字化主要包括两个方面的内容: 一是语音数字化通信;二是数据通信业务, 特别是高速数据业务。因此, 在短波信道条件下高速率的可靠数字信号传输, 低误码率的语音编码, 以及数字信号处理等技术, 是实现短波数字化的关键技术。微电子技术的发展, 促进了大规模集成电路以及微处理机在短波通信设备中的广泛应用, 短波通信设备集成化、小型化、通用化程度大大加强, 技术性能显著提高。目前主要在自适应技术、电子对抗技术、计算机组网技术等三个主流方 向发展。但是, 传统的设备在结构上存在很大的限制, 实现不同的业务需要, 接入不同类型的终端。另外, 上述三个技术在现有系统中实现面临着很大困难, 从而迫使人们寻找一种有效的解决方案。软件无线电是近年来国际兴起的一项新技术, 被称为是自模拟通信过渡到数字通信之后, 无线领域的又一场革命, 代表了当今通信技术的重要发展方向和未来通信产业的增长点, 已成为第三代移动通信系统的技术基础和解决协同通信难题的主要技术手段, 具有广阔的军用和民用前景。软件无线电技术的兴起不仅为新一代短波通信设备提供了最佳的解决方案, 并且为通信体制的突破发展提供了有力的研究基础。

五、新型短波天线向自适应、智能化方向发展

无线电系统都需要天线, 它是实现电路电磁能量正反变换的器件。在变换过程中, 有三个功能和性能: 获得或送出更多的功率———阻抗匹配;高效率变换———效率及衰减;聚集的发射或选择接收———方向性。在这些性能中, 方向性更受人重视。传统的方法多为给定权集, 选定阵列形状和尺寸, 基于此, 人们发明成百上千种天线, 很难选择。自适应天线技术是高频自适应技术中的一种,它是在天线技术、信号处理技术、自动控制理论等多学科基础上综合发展而成的一门技术。自适应天线阵能够自动适应环境变化,增强系统对有用信号的检测能力, 优化天线的方向图, 并能有效跟踪有用信号, 抑制和消除干扰及噪声而保持系统对某种准则而言是最佳的。它通常有天线阵列组成, 故又称为自适应阵列天线。由于自适应天线能自适应地调整阵列单元的幅度和相位, 使该阵列特性(如方向图、极化特性和阻抗特性 等)处于某种最佳状态, 因而它是一种目前十分引人注目的天线类型。特别是它能自适应地调整波瓣图的零点位置使之对准干扰源方向, 改变方向特性, 而且能提高信号增益, 降低电波互相交叉引起的干扰, 从而大大提高抗干扰能力。

六、短波通信系统网络向第三代全自适应网络方向发展 通信数字化、通信系统网络化、通信业务综合化是短波通信发展的必须趋势, 系统兼容、网络互通, 以及高可靠性、有效性、强抗毁性, 成了通信系统建设的基本要求。传统的短波通信业务(话、报、点对点数据)已不能适应数字化战场的应用需求，当前的短波网络需要支持更多的应用，并希望成为Internet的一部分，短波通信正同其他通信一样，已稳步迈人了网络化时代。第三代短波通信网络开始发展，它是建立在美军标MIL．STD．188．141B的基础上，在自动链路建立(Auto Link Establishment，ALE)、信道效率、网络管理、路由协议及与Internet互连等方面的性能都较第二代网络有很大进展。但是由于短波信道的特殊性，全网各电台如何实时选频以及频率复用等问题都有待进一步解决。

短波通信新技术 篇3

【关键词】短波自适应 通信技术 调制解调

【中图分类号】TP391【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0149-01

一、 短波自适应技术

短波通信传播的途径分为天波和地波，俗称高频通信，是利用电离层反射或者地波远进行数据传输的通信手段，其距离要控制在3 - 30MHz频段范围内。[1]而在其他的通信方式中，短波通信具有不可以替代的优点。而在短波通信系统中，如具有自动对通信条件变化进行适应的能力，这种适应能力被称为短波自适应通信。而这种通信是针对与短波信道缺陷而进行的频率自适应技术，是在通信的过程中，对短波信道的传输质量进行不断的测试，对其选择最为良好的工作频率，使短波通信一直运行于良好的信道上工作，所以短波自适应通信技术俗称为实时选频技术。

在短波自适应通信技术中，自适应调制非常重要。这是根据信道的实时状态和业务不同对于不同的特性动态，对所输出的参数进行调整，从而对系统的传输潜力进行挖掘，使频谱的利用率提高，让所传输的容量以及可靠性发挥到最大。在短波自适应传输中，是将信号盲检技术与信令告知方式进行结合，对于信号所传输的参数进行检测（接收），来达到双方所接收信息的互通，可对信令减少开销，降低了估计所造成的误差，这样收发机就可以进行简化，从而对接收机的整体水平进行提高，已达到实现智能化、自动化信息接收。短波自适应通信技术，可以划分为：通信与探测分离的独立探测系统以及通信与探测合一的短波自适应的通信系统这两种系统。

而现在，短波自适应通信技术在我国广泛的应用，智能化、自动化技术的短波通信技术，[2]使得短波的调制调解的问题也渐渐的显现出来，使短波技术的发展迎接着挑战。

二、现代与传统短波调制调解技术对比

现代短波通信终端技术，在短波通信传播方面存在者严重的干扰，但为满足人们对通信业务及数据业务的需求量增加，使数据传输的速度与稳定性不断的增加，从而短波通信终端技术不断的发展，其包括数字调制技术、差错控制技术、短波自适应调制解调技术等等。

传统短波通信技术，以话和低速报为主要的工作方式，这种方式已经不能满足现在通信的需求了。而传统的短波通信技术在数据的传输上必须依靠短波Modom进行，调制解调器则是数据通信部件中最为关键的零件。由于短波信道具有反射模式较多，信道变化快等并存，不仅多径时散的现象，还有衰落的现象，让绝大多数径时的范围延伸在2ms-5ms。由于信号严重的受到电磁的干扰，导致所要传递的信息不能准确快速传输。所以，短波的自适应抗多径调制解调技术是成为现代短波通信重要的研究方向。

在短波自适应通信技术中，调制调节器非常关键的部件，其性能的好坏直接影响者传输信息的稳定性。而传统的短波通信一般采用调制方式为PSK、QAM等。而这种调制方式在短波通信中会对通信宽带进行限制，如要提高效率就需要基带脉冲成，这样一来所调制的信号起伏较大，对于发射机的效率降低。而在现代短波通信中使用的是连续相位调制，这是一种具有恒定包络调制技术，对于频带的利用率和功率利用可发挥高效的利用率。由于连续相位调制本身是有恒包络，所以也是高效率的非线性放大器。此外连续相位调制还有记忆特性与递归特性，可以利用这样的特性，将外部的交织器以及卷积码进行连接，这样就可以组成高效率的串行级连续相位系统。而这个系统在短波的应用中，可以克服传统短波通信系统的缺点，提高系统的利用率。

三、短波自适应通信中调制调解技术

现代短波通信技术，在科技不断发展的过程中满足于人们对数据的需求，也要满足高速数据需求。而这些需求使短波通信技术必须有抗电磁干扰能力加强，使短波通信技术的可靠性和数据传输率快速的提高。如要提高短波通信技术，必须在调制调解技术和差错控制等技术上进行改变。其中短波自适应调制调解技术，其调制体制分为两种：多音并行和单音串行。[3]

1、多音并行体制。其体制是将所要传输的信息在话音通道内，利用高速串行的信道把信息分解并通过低速并行信道以多个载波进行信息传输，而最后在接收信息时，将所要接收的多路数据信息进行分路，并把数据信息进行解调，使多路的低速信息组合成高速数据流。每个副载体所要承载相对较低的数据率，而在多径延时上码元的长度是足够使用，能抗多径衰落的影响。最长用的多音分为52音、32音、16音，在目前每一个单音所受QPSK/8PSK调整的数据率最高为2.4k bit/s。多音并行最新的调制解调器所采用的是分集、前向纠错、DSP技术等。

2、单音串行体制。其体制为在话路带宽内进行的串行所发送的高速数据信号。使用8PSK调制进行信息的发送，采用信道估值综合技术和高效自适应均衡以及序列检测进行信息的接收，而在接收端采用的技术可以消除码间串联的干扰。这种体制在功率分散上是不存在这个问题的，即使在传输率相同的情况下，串行体制比并行体制在很大程度上降低误码率，从而使传输的质量有所提升，数据所传输率增加到9.6kbit/s.

3、多载波正交频分复用调制（OFDM），这是并行数据传输系统，在频率间隔上的多个子载波分别对数据信息进行调制，所调制的载波信号相加并进行发送。通过对载波间隔进行选择，将频谱的正交性在符合周期整体上进行保留，而每个子载波上所进行的信号，并在频谱上进行重叠。接收一端可以利用载波之间的正交性，使信息无失真的进行恢复。

4、网格编码调制（TCM），这是一种不对宽带有效性进行牺牲，又能提高功率的有效性，又与信道编码相结合，形成一种高效编码调制技术。在调制时，充分的对所要接收的信道信息进行利用，对所接收的信号进行软判决最大似然译码，从而使系统整体达到最佳的性能。而使用TCM技术中的并行或者串行调制调节器，其效果明显高于传统并行或者串行调制解调器。

5、差错控制技术。[4]而短波的信道中，会出现随机差错、突发差错等，使数据在接收时出现偏差，字符差的出错率在10-2～10-3数量级。若使用差错控制技术，字符差的数量级将有所改善。错差控制技术分为收端检错和纠错码利用两种控制技术。收端检错简单的说是自动请求重发，是对发送端进行通知所发送错误的信息。这种技术在突发差错和随机差错使用的效果良好，但不能重复进行发错，不然会造成信号延时。利用纠错码也可称为前向纠错，这种纠错技术是手段自动的进行纠错，而纠错中需要大量的冗余码（可使用交织码或者扩散卷积码），但这种技术的造价相对较高。

四、总结

信息化社会的不断发展，通信过程将网络化、数字化等信息装备的必然发展，网络的有效性、可靠性、兼容性、抗毁坏性以俨然成为通信系统中必要的基本条件。而短波通信作为现代通信系统的重要手段，短波通信技术一方面在装备体制上进行转变，一方面要不断的提升短波通信技术的高效传输性和可靠性，所以短波自适应通信技术的智能化、自动化与调制解调技术的发展是必然的趋势。

参考文献

[1] 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；2007.01

[2] 刘明庆，李红平.《短波自适应通信技术》[J]；现代通信；1998.03

[3] 潘志勇.《关于短波通信信息技术未来发展的思考》[J]；信息通信；2012.05

短波通信技术概括及通信频率选择 篇4

一、短波通信发展要求

高度信息化是当今通信技术的总体特点, 其对通信系统及通信技术的要求也越来越高。短波通信设备正朝着数字化、集成化、一体化、网络化的趋势发展, 其未来主要的业务将是图像与数据的整合。随着电磁环境的日益恶化及无线电通信业务的发展, 短波通信应在如下几方面开展深入研究:

1.1 高速、大容量通信

传统的短波通信发展较慢, 主要制约因素是容量有限, 如电报速率在200b/s以下, 这很难满足当今以图像为主流的现代通信需要。而要适应社会发展对短波通信技术的要求, 就必须不断提升短波通信的传输速度及容量。

1.2 可靠通信

电离层反射、传播损耗、电离层倾斜、电离层骚动、散射传播及波导传播的随机性、多径衰落等诸多因素对短波通信产生的不利影响, 因此, 需要不断提高短波通信的可靠性。

1.3 抗干扰通信

短波通信具有隐蔽性差的特点, 其信道保密性能不足, 缺乏必要的抗干扰能力。因此, 要不断提升短波通信的抗干扰性能。

二、我国民用短波通信技术发展的现状

2.1 HF.90H超小型跳频短波电台

HF.90H是引进的澳大利亚技术, 其突出特征是运用智能边带跳频技术, 突破了语音跳频技术中易被识破及跟踪、不安全不隐蔽的弊端。该技术运用SSB边带跳频模式传送语音信号, 其瞬时频率与噪音类似, 且跳频编码在语音起伏中, 跳频频率很难确定。普通的短波信道经常有噪声及干扰信号存在, 而HF.90H频带适应性较强, 可自动排除噪音信道, 大大提高了通信质量。

2.2 CHESS系统

CHESS系统利用数字信号处理技术及DSP芯片为基础, 其跳频宽带能到2.56MHz, 跳频速率可达5000HOPS/S, 同时具有非常高的数据传输速率。该系统最显著的特点是运用了差分跳频技术, 以及将编码与频率调制技术相结合, 对频率编码后, 控制了跳频的频率, 可以实现通过频带换取音噪比及信干比。

三、常用短波通信电波传播途径分析

3.1天波传播

3.1.1电离层

天波主要依靠电离层反射进行传播, 因此可研究总结电离层在不同时段对不同频率电波的反射规律, 以提高短波通信质量。在整个电离层中, 通常是D层、E层、F1 及F2 层对电波通信有较明显的影响, 不同层次之间并没有明显的界限。D层高度在60-80 千米, 午间电子密度达到最高, 夜晚逐渐消失;E层高度在100-120千米, 白天电子密度高于晚上;F1 层高度在180 千米, 与D层一样, 中午电子密度最高而夜晚消失;F2 层高度在200-400 千米, 电子密度是下午达到最高值, 黎明降到最低值。

3.1.2 电离层对电波的反射与折射

电离层的电波频率及其电子密度对折射率有直接影响, 其中, 电波频率与折射率呈现反向相关, 即电波频率越高, 电离层对电波具有的折射率越小;电子密度与折射率呈正向相关, 即电子密度越高, 电波折射率越大。电子密度是随着电离层高度的增加而升高的, 同时导致电波折射率不断升高。在电波频率确定不变的前提下, 电波的入射角度越大则越容易被反射回地面;当入射角小于某一数值时, 电波会直接穿过电离层进入太空。电波的入射角度固定时, 越高频率的电波需要达到更高层次的电离层才有可能被反射回地面, 当频率达到一定数值时, 在折射角不满足条件的情况下, 电波会透过电离层进入太空。

3.1.3 电离层吸收电波

在电波穿过电离层的过程中, 电离层中的自由电子会处于运动状态, 因此会消耗电波能量, 这就是所谓的电离层吸收电波。电波频率与电子密度影响着电离层对电波的吸收程度。电波频率越低、电子密度越高, 吸收能力就越强。

3.2 地波传播

地波传播这一通信方式可以在特定距离内搭建起比较稳定可靠的网络。此网络的有效距离会受到电台的发射频率、传播路径及天线结构等因素影响, 同时载波频段也会对其产生影响。假设前三个条件固定, 载波频率就是影响通信距离的特定因素。这是因为载波频率越低, 大地会吸收较少的电波, 因此, 应该选择低段的短波频率用于地波通信频率;地波传播距离越远时, 通信信号越弱, 当到达距离的临界点后, 短波通信就无法保证其可靠性, 造成信号中断。

四、短波通信电台通信频率的选择

由于电子密度及电离层的高度是不断变化的, 因此对于短波电台来讲, 选择合理的通信频率是保障通信质量的关键。若选择过低的通信频率, 会造成电离层过度吸收电波, 不能保证短波信号的信噪比;若选择过高的通信频率, 则会造成电波穿过电离层, 直接进入太空。因此, 短波通信电台在选择通信频率时要综合考虑如下几点:

首先, 在通信距离固定的前提下, 短波通信频率要低于被电离层反射的最高频率, 以避免电波透过电离层直接进入太空;

其次, 当短波电台通信频率较低, 电离层会较强的吸收电波, 这时短波电波通信频率降低到某一区间, 短波信噪比会大大下降, 通信质量没有保证。正常来讲, 短波通信的最低通信频率为3-4MHz;

再次, 在选择通信频率时也要考虑时间段变化, 日间与夜间的频率应该不同。

实践证明, 在黎明及黄昏时电离层的电子密度变化较为频繁, 应根据实际情况对电波频率进行相应调整。

五、短波通信技术的发展展望

随着短波通信技术的发展, 其主要呈现出如下发展趋势:

首先, 由单一自适应技术发展为全自适应技术。自适应主要是指频率的自适应, 也被称为实时选频技术。在信息化时代, 主要的通信方式是数据通信, 因此单一频率自适应远远不能满足通信要求。短波通信新技术的问世推动了短波数据网的搭建与发展, 同时频率自适应技术可同其他自适应技术构成全自适应通信系统, 这也是短波通信技术的发展趋势。

其次, 抗干扰技术由低速窄带发展为高速宽带。大部分短波跳频电台依然是模拟跳频电台, 其在技术上一直没有攻克通信距离近、语音质量低等难题, 且是窄带跳频。若想提高短波通信的抗干扰能力, 必须提高跳频速率及信号带宽。这同时也可有效提高信息的传输速率。

再次, 短波通信系统网络朝着第三代全自适应网络方向发展。通信系统网络化、通信数字化、通信业务综合化是未来短波通信系统的发展主流趋势, 信息系统的建设应以有效性、可靠性、抗毁性为基本要求。为提高通信系统的智能化、自动化, 短波通信设备应向第三代通信设备方向发展, 以适应未来短波通信业务的发展要求。

六、结语

随着科技的发展, 短波通信技术会逐渐发展为全自适应技术, 且其信号带宽会不断拓宽, 抗干扰性能等也会不断提升, 通信过程将变得更为顺畅, 相信短波通信技术在未来会有更广阔的应用前景。

摘要：随着我国信息技术的发展与经济的进步, 短波通信技术取得了飞速发展, 被广泛应用于通信行业各领域中。现代短波通信技术的应用深刻的影响着军事、航空、海运、等各行业, 极大的推进了我国信息技术的发展, 满足着人类的通信需求。基于此, 本文简要介绍了短波通信发展的要求, 阐述了我国短波通信技术的发展现状及、常用的通信装备、短波电波的传播途径, 并就短波通信电台的通信频率选择及通信技术的发展前景做了简单分析, 希望能对短波通信技术的应用有所帮助。

关键词：短波通信,频率选择

参考文献

[1]李晋.短波通信发展现状与前景探析[J].大陆桥视野, 2013 (12)

短波通信盲区及解决方法 篇5

卫星、网络通讯快速发展的今天，短波通信不仅没有被淘汰，还在快速发展。

其原因是：短波通信距离远、抗毁能力和自主通信能力强、运行成本低。

短波通信技术发展状况

近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步，出现了很多新电台、新装备和新技术。其主要特点是：

1、短波电台

短波单边带电台体积越来越小，功能越来越多，性能越来越好，兼容性越来越强。数字化是短波电台的必然发展趋势。

2、短波天线

短波天线主要是向宽带、全向、无“盲区”、高增益方向发展。体积越来越小，效率越来越高。现推出了多款新型基站天线和车载天线。

3、频率选择

在频率选择方面，除已广泛使用的ASAPS测频系统和ALE自适应选频方法外，又推出了短波全频段实时自适应选频系统和频率管理系统。

4、噪声消除

在抗噪声方面推出了多种静噪、消噪方式，尤其是美国SGC公司最近推出的ADSP2单端消噪器，可以串接在任何无线电台的收信音频放大电路中或做成消噪扬声器，消除信道中的背境噪声，使短波电台的收听质量，达到或接近超短波电台的收听水平。

5、组网通信

在组网通信方面，除自适应（ALE）功能中的选呼组网方式外，国外己推出了CCIR493数字选呼系，该系使每一部电台分得一个不重复的ID码（4~6位），通过它可组成万台级的大网，现在澳大利亚生产的短波电台，欧、美生产的部份短波电台，己作为常规功能，固化于整机中。CCIR493数字选呼系统可实现单呼、组呼、群呼，收发短信息，传送GPS定位信号，传送警报信号，实现短波/市话网双向自动拨号等功能。

短波通信盲区及解决方法

一、短波传播方式

无线电广播、无线电通信、电视、雷达等都要靠无线电波的传播来实现。

电波在各种媒介质及媒介质分界面上传播的过程，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。

常见的传播方式有：

地波（表面波）传播，直射波（视距）传播，天波传播，散射传播。

超短波适用直射波传播方式进通信。短波的基本传播途径有两种：

A、地波（表面波）传播。

B、天波传播。天波传播是短波通信的主要传输方式。

1、地波传播

沿大地与空气的分界面传播的电波，叫地面波或表面波，简称地波。地波的传播途径如图1-1所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于部份能量被大地吸收，很快减弱，波长越短，减弱越快，因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。通常，超长波、长波、中波无线电通信，利用地波传播。

2、天波传播

天波是指由天线向高空辐射的电磁波受到天空电离层反射或折射后返回地面的无线电波。传播途径如图1-2所示。

天波是短波的主要传播途径。短波信号由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回电离层，可以多次反射，因而传播距离很远（可上万公里），而且不受地面障碍物阻挡。但天波传播的最大弱点是信号很不稳定的，处理不好会影响通信效果。随着无线电通信新技术的不断涌现，天波传播弱点对短波通信的影响，正在逐步被克服。

3、通信盲区

上面已介绍了地波和天波两种传播方式。一般来说，地波的传播距离可达20~30公里，而天波从电离层第一次反射落地（第一跳）的最短距离约为80~100公里，可见20至100公里之间这一段，地波和天波都够不到，形成了短波通信的“寂静区”，也称为盲区，盲区内的通信大多是比较困难的。车载台由于天线的限制，均存在通信盲区问题。

二、解决通信盲区的方法

1、常用方法：

一是加大电台功率以延长地波传播距离；二是常用的有效方法就是选用高仰角天线，也称“高射天线”或“喷泉天线”，缩短天波第一跳落地的距离。仰角是指天线辐射波瓣与地面之间的夹角。仰角越高，电波第一跳落地的距离越短，盲区越少，当仰角接近90°时，盲区基本上就不存在了。

在新式天线未出现之前，我们常用低架双极天线来解决近距离通信盲区问题，效果也不错。

2、三线式天线是目前效果较好的短波基站无盲区天线

航空超短波通信的互调干扰分析 篇6

关键词:超短波互调干扰三阶互调干扰

中图分类号:TN927文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0111-01

1 引言

无线电干扰是指在无线电通信过程中,由一种或多种发射、辐射、感应或组合源所产生的电磁能量,对无线电通信系统的正常接收产生影响或对无线电通信所需接收信号的正常接收产生影响的过程。这种通过直接耦合或间接耦合方式进入接收设备信道或系统的电磁能量,可以导致无线电通信性能下降,质量恶化,甚至会阻断通信。

无线电干扰通常分为互调干扰、同信道干扰、邻道干扰、带外干扰、杂散辐射干扰、阻塞干扰和来自非无线电设备的干扰这七大类。其中,互调干扰是无线电通信中最严重的干扰之一。

互调干扰是指当两个或两个以上的频率信号同时输入收、发信机时,由于电路的非线性而产生第三个频率f0,当f0恰好落入某个电台的工作频段中,则该台将受到干扰。互调干扰不仅影响通话质量,严重的时候会造成信号严重失真,致使空中交通管制人员与飞行人员通话困难甚至联络不上,严重干扰地空指挥通信系统的正常运转,直接影响到飞行安全。互调干扰还会造成设备的损坏,当发射机调试好以后,它的工作频率是处在输出电路的最佳谐振点上,这时候电路电流最小,但是互调干扰信号使工作电路失谐,电流增大,元器件发热严重,大大增加发射机的故障,影响飞行安全。

2 互调干扰形成的机理和分类

2.1 互调干扰形成的机理

任何一个线性系统都存在非线性系数。三阶互调是指当两个信号或多个信号在一个线性系统中,由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后所产生的寄生信号。比如f1的二次谐波是2f1,它与f2产生了寄生信号2f1-f2。由于一个信号是二次谐波(二阶信号),另一个信号是基波信号(一阶信号),它们俩合成为三阶信号,其中2f1-f2被称为三阶互调信号,它是在调制过程中产生的,又因为是这两个信号的相互调制而产生差拍信号,所以这个新产生的信号称为三阶互调失真信号。产生这个信号的过程称为三阶互调失真。由于f1、f2信号一般比较接近,也造成2f1-f2、2f2-f1与原来的基带信号f1、f2比较接近,这样会干扰到原来的基带信号f1、f2,这就是三阶互调干扰。

当情况比较复杂如有三个信号在一个线性系统中,如f1、f2、f3,它们除了产生上述说的三阶互调外,还将产生三阶互调f1+f2-f3、f1+f3-f2、f2+f3-f1。当然,在这个过程中也会出现更高阶的互调,比如五阶互调、七阶互调,但是由于高阶互调信号强度较弱,造成的干扰较轻微,因此我们一般不考虑更高阶的互调干扰,而认为三阶互调是最主要的干扰。

2.2 互调干扰的分类

互调干扰来源于电路的非线性,根据产生的位置不同,我们大致可分为以下三种:

①发射机互调干扰 由于其它信道的发射信号或RF共用器件的信号耦合到发射机末级与本机,发射信号在功放电路中相互調制而产生新的频率组合,随同有用信号一起发射出去,对接收机形成干扰。这类干扰称为发射机互调干扰。②接收机互调干扰 在接收机的前端电路中,同时两个偏离接收频率的干扰信号同时侵入接收机时,由于高频放大器和变频器的非线性,使其调制而产生互调频率,互调频率落入接收机频带内造成的干扰称为接收机互调干扰。③外部效应引起的互调干扰 在发射机发射端传输电路中,由于天线、馈线接头以及其它接点接触不良,或者是异种金属的接触部分所引起非线性的原因,在强射频电场中起检波作用,从而产生互调干扰。这类干扰称为外部效应互调干扰。这类互调干扰的特性比较复杂,它是随天气和气候变化而变化,白天和黑夜、干燥和潮湿、甚至上午与下午的干扰程度都不尽相同。

3 航空超短波通信受广播电台互调干扰分析

目前航空超短波频段为108MHz～156MHz,商业广播调频电台频段为88MHz～107.9MHz,两者均为超短波频段,传输特性一致,由于两者频谱接近,如果两个系统之间没有充分的隔离措施,互相影响很大。广播发射机的发射功率一般都在成百上千瓦,它由多个放大器组成,由于放大器的放大特性不是理想的线性,其输出含有非线性成分。当放大器输入端有不同的工作频率时,在输出中将含有互调产物,如果互调产物的频率刚好落在航空超短波频段,则将严重影响航空超短波接收机的正常工作。

下面我们举例说明。假设某个调频广播电台有三个工作频率89.5MHz、100.7MHz、106.2MHz,则该台可能产生的三阶互调频率为78.3MHz、72.8MHz、111.9MHz、95.2MHz、122.9MHz、111.7MHz、84MHz、95MHz、117.4MHz,可以看出有四个三阶互调将落入航空超短波频段108MHz～156MHz中。如果地空通信系统与该调频广播台站之间没有足够的保护距离,那么在111.7MHz、111.9MHz、117.4MHz、122.9MHz附近这几个航空通信信道将受到干扰。

4 减少互调干扰的措施

互调干扰的产生需要具备三个条件,第一要有非线性电路;第二干扰信号能够进入非线性电路;第三互调分量的频率要等于接收机的工作频率。以上三个条件只要一个不能满足就不会产生互调干扰,因此我们采取措施的方法要从上述三个方面考虑。

4.1 减少发射机互调干扰采取的措施

①各发射机分用天线时,要增大天线间的水平,垂直隔离距离,避免馈线互相靠近和平行敷设;②在发射机的输出端接入高Q带通滤波器,增大频率间隔;③改善发射机末级功放的性能,提高线性动态范围;④在共用天线系统中,各发射机与天线间插入单向隔离器或高Q谐振腔。

4.2 减少接收机互调干扰采取的措施

①接收机前端加入衰减器,降低干扰信号电平;②接收机输入回路应有良好的选择性,如采用多级调谐回路,以减少进入高放的强干扰;③高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件,如结型场效应管。

4.3 减少外部效应引起的互调干扰

①改良金属件的接触情况;②采取防锈处理;③设备间有良好的工作环境。

5 结语

航空超短波频段受商业调频广播电台互调干扰带来的危害是十分严重的,但在了解了互调干扰形成的机理后,我们可以在设备投产前合理分配各设备的频率,设备投产后采取各种适当措施,最大程度的避免互调干扰的形成,以保障航空飞行安全。

参考文献

[1]谈华生.互调干扰的探究.中国无线电管理,2007.

短波通信纠错编码技术研究 篇7

关键词：纠错编码,短波通信,Simulink

1 短波通信及纠错编码技术发展概述

短波通信又称高频 (HF) 通信, 是利用频率为3MHz ~ 30MHz的电磁波进行的无线电通信。短波通信因其具有通信距离较远、通信机动灵活、可迅速开通、网络重构方便快捷等特点, 是武警部队通信保障的重要方式之一。

由于短波通信依靠状态不是很稳定的电离层反射无线电波实现通信, 短波通信的信道存在干扰复杂、衰落严重、多径传播等特性, 使得实现有效、可靠的短波通信技术变得复杂, 难度增大。为了提高短波通信的可靠性, 纠错编码技术应运而生。经过半个多世纪的发展, 不断涌现出各种信道编码方案, 目前应用较多的纠错编码技术包括RS码、卷积码、Turbo码。

2 常用的纠错编码技术原理

2.1 RS码

RS码, 是一种重要的线性分组编码方式。该编码技术是利用伽罗华创造的伽罗华域 (Galois Field) 中的数学关系来把传送数据包的每个字节映射成伽罗华域中的一个元素, 每个数据包都按码生成多项式为若干个字节的监督校验字节, 组成RS的误码保护包, 接收端则按校验矩阵来校验接收到的误码保护包是否有错, 有错时则在错误允许的范围内纠错。RS纠错编码具有很强的纠正突发误码的能力。它的纠错能力强, 并且构造方便, 编码简单, 编译码设备也不太复杂, 被广泛应用在各种通信和计算机存储系统中[1]。

2.2 卷积码

卷积码是一种非分组编码, 适用于前向纠错法。卷积码的监督码元并不实行分组监督, 每一个监督码元都要对前后的信息单元起监督作用, 整个编译码过程也是一环扣一环, 连锁地进行下去[2]。卷积码主要优点是:第一, 编码复杂度非常低, 具有线性编码复杂度;第二, 译码复杂度主要由卷积码的约束长度决定, 一般译码复杂度不高;第三, 非常适合用在有干扰信号主要是加性高斯白噪声的信道上。缺点主要是:第一, 数据块长度较长的时候性能下降。第二, 当约束长度增加时, 其译码复杂度成2 的指数倍增长。

2.3 Turbo码

1993 年, 法国不列颠通信大学两位教授C.Berrou、A.Glaviex和他们的博士生P.Thitimajshima首次提出了一种新型信道编码方案——Turbo码, 由于它很好地应用了shannon信道编码定理中的随机性编译码条件, 从而获得了几乎接近Shannon理论极限的译码性能。Turbo码又称并行级联卷积码, 它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起, 在实现随机编码思想的同时, 通过交织器实现了由短码构造长码的方法, 并采用软输出迭代译码来逼近最大似然译码[3]。Turbo码在信噪比较低的高噪声环境下, 不仅性能优越, 而且还具有很强的抗衰落和抗干扰能力。

3 短波通信纠错编码技术仿真分析

为比较三种纠错编码技术性能, 采用Matlab中的Simulink模块进行仿真分析。系统仿真的短波信道模型是基于Watterson短波信道模型思想, 利用Simulink模块搭建Multipath Rayleigh Fading Channel (多径瑞利衰落信道) 和AWGN Channel (加性高斯白噪声信道) 两种信道模型。其中, 在多径瑞利衰落信道中, 设置的主要参数为最大多普勒频移。在加性高斯白噪声信道中, 主要参数为信噪比Eb/N0。

运行模型, 设置加性高斯白噪声信道的信噪比 (d B) 参数为1, 2, 4, 6, 得到RS码 (15, 9) 的误码率分别为0.978、0.972、0.967、0.961, 卷积码 (2, 1, 7) 的误码率分别为0.1836、0.004672、4.5e-006、3.8e-006, Turbo码 (R=1/2) 的误码率分别为6.8359e-004、5.8594e-004、5.4181e-004、4.8828e-004;设置多径瑞利衰落信道的最大多普勒频移 (Hz) 参数分别为0. 1, 0.01, 0.05 , 0. 001, 得到RS码 (15, 9) 的误码率分别为0.6312、0.4545、0.3619、0.1818, 卷积码 (2, 1, 7) 的误码率分别为0.4822、0.4701、0.4957、0.4539, Turbo码 (R=1/2) 的误码率分别为5.8534e-004、4.6828e-004、3.9063e-004、3.5053e-004。

由仿真结果可以看出, RS码在多径瑞利衰落信道中性能较好, 抗突发错误能力较强;卷积码在加性高斯白噪声信道中误码率较低, 抗随机错误能力较强;而Turbo码无论是在加性高斯白噪声信道还是在多径瑞利衰落信道, 误码率均达到了10-4 数量级, 显示了优异的纠错性能。但Turbo码存在“地板效应”, 即误码率下降到一定程度再下降就很慢了。

4 结论

本文介绍了三种重要的纠错编码方式:RS码、卷积码、Turbo码, 通过建立Simulink仿真模型, 可以看出, Turbo码具有优越的纠错性能, 不仅在信噪比较低的高噪声环境下性能优越, 而且具有很强的抗衰落、抗干扰能力。经过分析, 短波电台信号通过Turbo码编译码技术实现信道编码, 通信的整体抗干扰能力和质量都得到很大的提升, 可以进一步提高武警部队日常执勤、处突的通信保障能力。

参考文献

[1]党百振.一种二级级联纠错编码的设计与分析[J].移动通信, 2013 (14) :74-77

[2]李校娟.卷积码的译码算法研究[D].西安:电子科技大学, 2013.

一种短波通信信道探测技术 篇8

在通信系统设计中,需要进行通信链路计算,以决定发射功率、接收灵敏度及天线设计增益,而链路计算中,非常重要的一个参数即是链路损耗,在短波通信链路中,电波的自由空间损耗和电离层吸收损耗是组成短波通信链路损耗的主要参量[1],电离层吸收损耗随日落、日出及太阳风暴等其他因素变化剧烈[2],在短波通信链路损耗中占主导地位,因此获得短波通信链路损耗非常重要。而在实际工作中,通常会选择一个参考值来计算,但该值的选择随着空间和时间的变化各不相同,因此设计的短波通信系统可靠性不高,这也是制约短波通信应用的一个重要因素。

电离层垂直探测仪,也叫测高仪,是一种专门用于电离层研究的工具,它垂直向上发射可连续变化频率的高频无线电波,当无线电波到达电离层后,由于电离层具有反射高频无线电波的特性,所以有部分电波能量将反射回地面,测高仪接收系统接收该电磁波,通过测量电波能量、返回时间来获得电离层探测链路损耗和电离层对高频无线电波的频率选择特性(电离层对不同频率的电磁波反射高度和吸收程度不同),电离层反射高度与频率的关系曲线就是电离层频高图[2],该图谱为电离层研究的原始参考资料,在该图谱中加入回波能量幅度,即为三维频高图。

将垂直探测仪收发装置放置于两地,则电离层频高图就演变为两地间短波链路测试图谱,该图谱反映了在两地间短波传播的模式及可用频率等信息,如果是三维频高图则可以获得短波链路损耗,但是电离层垂直探测仪对回波能量测量精度有限,将该值直接应用于短波通信系统链路计算,也不能提高短波通信系统可靠性。而提高电离层回波能量测量的精度,获得精确的电离层损耗是本文的主要工作。

1 工作原理

1.1 电离层环境与短波通信

大气层之上,高度60~500 km以上的区域,一部分空气分子被太阳紫外线电离产生电离气体。这些电离气体称为等离子体,这一区域称为电离层。由于太阳辐射光线穿透大气层不同区域时的能力不同,以及电离层受到辐射的昼夜变化,使电离层电子密度的分布存在着明显的随高度和经纬度而不同的空间结构变化,以及随昼夜、季节与太阳活动周期而不同的时间变化。

电波传播理论中的阿普顿-哈特里公式指出,不计碰撞和地磁场的影响,对应于电离层中某一高度的电子密度值N,各有一个频率(fN)值。根据这一理论,短波通信系统的高频无线电信号通过天线向电离层辐射时,其频率等于fN时,电波就从与N相对应的高度反射回来[2]。这即是短波通信的基本原理。当无线电波垂直向上进入电离层时:

上式将相应物理常数代入后,则得:

式中:f为探测信号频率,也是经电离层返回信号频率(单位:MHz);Ne为电子浓度(单位:个/cm3)。

由于电子浓度有最大值,当无线电波大于一定的频率以后,电波将不再被反射回地面,这个频率叫做最高可用频率。当电波斜向入射到电离层时,其最高可用频率和垂直入射最高可用频率存在以下关系:

式中:f0为斜向探测电波频率;fv为垂直探测电波频率;φ0为入射角。

1.2 国产TYC测高仪

国产TYC测高仪(见图1)是一种数字式电离层垂直探测设备,是中国电波传播研究所的第五代研制成果,它由发射机、接收机、天线、频率合成器、控制器和计算机组成,各分系统在控制器的控制下同步工作。首先,控制器控制合成器产生1~32 MHz连续变化的高频信号,该信号通过探测仪发射系统,垂直向上向电离层辐射电波,当垂直入射电波信号频率(f)与某高度电离层电子浓度Ne所对应的等离子频率fN相等时,电波就会从该高度反射折回地面。垂直接收系统接收返回信号,记录电离层的特征信息,并形成电离层能反射的频率与其相对应的等效反射高度的关系图(简称频高图),并反映出各层电子浓度分布。

1.3 短波信道探测系统

1.3.1 系统设计

充分利用国产TYC测高仪成熟技术,改造高频接收机,增加信号采集与处理模块,将接收机中频信号进行高速采集,再用专用信号处理器DSP对信号进行处理分析,提取回波信号能量、时延。短波信道探测系统设计如图2所示。

1.3.2 接收机设计

由于需要精确测量电离层回波能量,因此接收机必须具备较好的线形增益和动态范围,在本次设计中,接收机增益设计为64 dB,动态范围设计为90 dB。这是本次系统设计的难点也是重点。

由于数字接收机信号输入幅度要求≤2 Vp-p(10 dBm),因此接收机工作在线性范围内的最大输入信号幅度表示为:

当信号幅度大于AMAX时,接收机工作在非线性放大区,此时接收机的线性动态范围为:

设计程控衰减器来拓宽接收机线性动态范围,程控衰减器设计为0~40 dB可控衰减,当信号大于AMAX时,启动衰减器,减小输入信号,使接收机工作在线性范围内,因此接收机实际线性动态范围为:

2 实例分析和讨论

利用以上设计系统,对北京-青岛短波通信链路进行了测试,获得了以下数据:

图3给出了6.15 MHz通信信号探测图谱,图中横坐标为采样点,起始距离为600 km,每个采样点对应5 km探测距离,纵坐标为回波信号幅度,该通信频率有三个反射点,分别在E层、F1层和F2层,信号发射功率为1 kW,回波功率如图3所示(接收机增益为64 dB),经计算可得,在6.15 MHz,该通信链路的E层、F1层、F2层损耗分别是126.04 dB,120.02 dB,127.98 dB。如设计短波电台接收灵敏度为-100 dBm,则该短波系统发射功率只需-100 dBm+120.02 dB=20 dBm,即0.1 W(一般短波系统均有一定的冗余设计,实际发射功率略大于该值)。

将1~20.2 MHz频率间隔为30 kHz的整个短波波段探测数据合成,得到如图4所示图谱,从该图谱上不但可以获得每个频点的链路损耗值,也可以得到信道随频率变化的趋势。

3 结语

以上介绍了在国产TYC测高仪的基础上,设计短波通信信道探测系统,该系统能够实时地获得多个频点高精度短波通信链路损耗信息,这对短波通信系统的设计和应用具有非常重要的意义,也可以在此基础上展开短波通信选频及频谱管理研究。

参考文献

[1]王坦.短波通信系统[M].北京:电子工业出版社,2012.

[2]朱正平.电离层垂直探测中的观测模式研究[D].北京:中国科学院研究生院,2006.

[3]丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[4]陈雪涛,赵正予,刘进华,等.电离层斜向返回探测系统软件结构[J].电波科学学报,2003,18(6):673-678.

[5]张岩波.正交频分复用系统信道估计技术研究[J].现代电子技术,2012,35(21):22-24.

略议现代短波通信技术 篇9

1、短波通信概述

利用短波进行无线电通信称为短波通信, 又称高频通信。短波通信的频率为1.5MHz~30MHz, 它既可以通过天波来进行远距离通信, 又可以利用地波进行近距离通信。

1.1 短波通信的发展现状

短波通信是历史最悠久的无线电通信方式。长期以来, 短波通信因其固有特点而被广泛用于政府、外交、气象、商业等各个部门。上世纪七十年代初, 卫星通信的兴起对短波通信造成了巨大冲击。然而, 经过实践人们认识到, 与卫星通信相比, 短波通信不但成本低、易实现, 重要的是其主要传播媒质-电离层具有天然的抗摧毁性。

上世纪八十年代后, 人们又重新探索研究短波通信技术, 利用自适应信道探测和频率管理等手段, 大大提高了短波通信质量、可靠性以及数据传输速率, 使得现代短波通信又重获广泛的应用前景。

1.2 短波通信的特点

天波是短波通信的主要传播方式, 而天波是靠电离层的反射来传播的, 由此决定了短波通信存在着独有的特点:

(1) 传播距离远。电离层对短波吸收少, 靠天波传播可以达到很远距离, 即使是中小功率的电台, 电波也能靠天波传播到很远的地方。例如TKR150A型电台属中小功率短波电台, 利用天波可以传播到一千公里以外的地方去。

(2) 衰落现象比较严重。衰落现象是由于利用天波传播时, 接收点收到了由两个或两个以上的途径传来的电波, 而反射这些电波的电离层又在不断变化造成的。尤其是在黄昏和拂晓, 电离层正处在急剧变动过程中, 衰落现象更为严重。

(3) 有时存在静区。在短波的较高频率工作时, 会出现地波收不到, 天波又超越接收点的区域, 这个区域就叫静区。接收者处在静区范围内时, 就收听不到对方的信号。

(4) 信号传输稳定性差及受大气和工业无线电噪声干扰严重等。

(5) 短波通信设备简单、易隐蔽、维护费用低及破坏后易恢复。

2、现代短波通信技术与装备

在现代短波通信中, 许多新技术得到了进一步的发展和应用, 由此短波通信系统及装备的性能也得到了较大提高。

2.1 现代短波通信技术

短波通信技术基本上都是围绕着克服和弥补短波通信原有缺点而发展起来的。近些年来, 短波通信新技术主要有以下若干方面:

(1) 短波自适应通信技术。短波自适应通信技术是现代短波通信的象征, 是短波通信技术发展史上的一次重大变革。它利用微处理机控制技术, 实现自动选频、信道存储及自动无线调谐。微处理技术的不断发展, 产生高速信号处理器 (DSP) , 利用信号处理器的快速傅里叶变换, 完成对音频编解码、信噪比测量等短波信道质量的高速探测, 因而能实时选择出最佳的通信信道, 克服短波信道的时变性、多径时延及噪声干扰等对通信的影响, 实现短波信道的高质量通信。短波自适应通信技术主要包括:自适应选频与信道建立技术、自适应跳频技术、功率和传输速率自适应技术及自适应调零天线技术等。

(2) 短波高速调制解调技术。在短波信道上传输高速数字、数据信号时, 遇到的主要问题是由多径传输导致的多径延迟, 其结果导致接收端信号在时间上被展开, 包括形状畸变, 从而增加了形成码间干扰和错误判决的概率。要实现高速传输, 必须对数字、数据信号进行适当的处理-调制解调。目前常用的窄带短波电台的调制解调器有串行和并行两种体制。正交频分复用调制方式具有传输速率快、频带利用率高和抗多径能力强等优点, 被广泛应用于短波通信领域。

(3) 短波传输频带扩展技术。在短波通信中, 由于主要靠天波传播, 每条路径受自由空间损耗、电离层吸收损耗和地面反射损耗等因素影响, 使得短波频段存在“窗口效应”和“多孔性”等现象。应用传输频带扩展技术, 则可以提高通信的抗干扰、抗截获能力, 提高通信传输容量。比较常用的传输频带扩展技术主要有短波直接序列扩频技术、高速跳频技术。

(4) 短波通信突发技术。“突发通信”就是将信息分包 (组) 后, 在某瞬间突然发出, 具有随机性和短暂性。信息每次发送时间短, 频率更换频繁, 发送时间难以捉摸, 因此抗截获能力强。目前, 突发通信时间短到60~200ms。在此体制中捕获序列码的设计与检测方法以及由于通信时间短, 同步的快速建立和自适应均衡器的快速收敛是设计中的难点, 现已基本解决。

2.2 现代短波通信装备

随着微电子技术的发展, 短波通信装备逐步走向集成化、综合化、智能化, 技术性能显著提高。比较有代表性的性能优良的设备和系统有:澳大利亚的HF-90H、西德的CHX-200 (智能化HF通信系统) 、美国的CHESS、HF2000系统以及法国TRT公司的MDM12/24等。

(1) HF-90H超小型跳频短波电台。HF-90H由澳大利亚Q-MAC公司推出, 其最突出的特点是采用了智能边带跳频技术。目前世界各电台生产厂提供的均是数字话音类产品。数字话音跳频的缺点是跳频频谱不够隐蔽, 容易被识别、破译和跟踪。HF-90H所采用的智能边带跳频模式利用SSB调制方式传送话音信号。常掺杂着强烈的噪声和十扰信号。智能跳频是一种具有极强频带适应性的技术, 能够周期性地自动测评跳频段内每个信道的信号强度, 并指令网内成员自动弃用嘈杂信道, 通过不断地“过滤”频率, 使通信背景明显净化, 提高通信质量。

(2) HF2000系统。1990年IEEE报道了美国Hughes公司设计和研制的高数据率抗干扰HF2000系统。该系统采用宽带快速跳频技术, 跳频带宽1.536MHz;跳频速率为2560跳/s, 其中2400跳用于数据传输。HF2000系统的调制解调器利用跳频和差分移相键控波形, 能把多径效应的影响减至最小, 而且能对抗天波频率跟踪式干扰机的威胁。若以每跳传输2bit数据, 则可获得4800b it/s的传输速率。HF2000系统采用一种灵活的结构, 利用宽带射频前端和大量的数字信号处理技术及DSP芯片设计, 实现了宽带快速跳频数据传输系统设备。

(3) CHESS系统。CHESS系统由美国Lockheed Sanders公司推出, CHESS系统是以先进的数字信号处理技术及高速DSP芯片为基础设计的, 它代表了新一代的短波扩频技术。跳频带宽为2.56MHz;跳速高达5000跳/s, 其中200跳用于信道探测, 4800跳用于数据传输。若每个频率发送4bit数据, 则可获得19.2kbit/s传输速率。美国国防信息系统局鉴定认为, CHESS系统不影响传统的高频信号, 通过利用相关跳频技术, 获得了理想的性能, 具有无干扰扩频、频谱复用、减少多径衰落影响, 以及降低干扰等特性。

3、现代短波通信技术的发展趋势

虽然现代短波通信近年来发展迅速, 通信质量、通信容量、效率、可靠性等都较以前大为改观, 但对短波通信技术的研究和探索仍然有着极为广泛的领域, 未来在以下几个方面仍需进一步研究。

3.1 研究具有多种自适应能力的综合自适应通信系统。

针对短波信道的时变、色散特性和人为干扰, 为使通信系统保持最佳性能, 必须将频率自适应、信号处理自适应、信息传输自适应、功率自适应、带宽自适应、分集自适应、天线自适应等集于一体, 发展短波通信综合自适应系统。

3.2 研究最佳短波抗干扰通信理论, 探索智能化、综合化抗干扰技术体制

短波通信是战时指挥的唯一可靠途径, 随着干扰手段向宽频域、多样式、多层次方向发展, 抗干扰措施也将趋于综合化、智能化以及多体制并存, 其具体的发展领域为:信号处理、空间处理和时间处理等。

3.3 加强高频网络化技术研究, 探索能适应现代战争要求的抗毁性结构网络

现代短波通信网主要有两类, 一类是具有主控节点的集中控制系统, 一类是具有灵活分布性网络结构的自适应、自组织网络。后者能自动组织和适应由于网络拓扑变化引起的接续变化, 网络的生存能力强, 使通信具有智能决策能力。我军的高频无线电通信应提高网络的快速反应能力和抗毁性, 使网络结构逐步走向最佳抗毁理论。

3.4 发展综合电子装备, 实现装备的轻型化、模块化、综合化、软件化

为适应现代电子战的需要, 探索一种采用“系统集成”的方案, 最大限度地发挥战术、技术和装备的综合应用效能, 形成通信体系对抗的新型主战兵器。充分利用新技术、新工艺、新器件及超大规模集成电路和芯片, 减小设备的体积和重量。在模块化的基础上, 发展新型装备, 功能选件采用插换式模块板, 进一步提高装备的可靠性、维修性和灵活性。

摘要：短波通信在战场中的地位和作用日趋显著。本文介绍了短波通信的发展现状及特点, 叙述了几种现代短波通信技术及典型装备, 并对未来短波通信技术的发展趋势进行了阐述。

关键词：短波通信,技术与装备,发展趋势

参考文献

[1]张冬辰, 周吉.军事通信.国防工业出版社, 2008.

[2]中国人民解放军总装备部.短波通信技术.国防工业出版社, 2002.

短波通信新技术 篇10

一、应急通信简介

1、应急通信的定义。

在出现自然或人为的突发性紧急情况时综合利用各种通信资源,保障救助救援和必要的通讯所需的通信手段和方法,实现通信机制就是应急通信[1]。应急通信不是独立存在的全新技术,而是多种通信技术在紧急情况下综合运用的通信措施。应急通信的核心就是在紧急情况下的通信。由于灾害的不确定性,对应急通信系统也提出了一些特殊要求。包括两个方面,首先需要从网络和技术设备上保障通信技术顺利进行;其次要求建立完善的应急通信管理体系,针对不同情况建立快速应急响应机制。

2、研究应急通信的目的和意义。

中国由于地质地貌结构复杂,自然灾害时有发生,这对国民经济和人民群众的生命财产安全造成了很大的损失。例如,汶川地震。血泪的教训使我们逐渐意识到完善应急通信体系的必要性,只有这样才能保障人民生命安全和减少财产损失。突发事件的发生时间地点规模无法确定,相应的应急通信时间、地点以及使用设备也不确定。应急通信的应用范围十分广泛,包括战备通信、抢险救灾等方面。在战略地位上,应急通信技术是非常重要的一环,这就从根本上要求我国必须建立和发展自己的应急通信技术。短波通信是一种非常重要的应急通信手段。

二、短波通信技术概述

短波通信可利用地波方式传播,但是主要是利用天波远距离传播信号[2]。短波通信的优点包括:通信设备体积小,灵活性大,成本低廉,对于经济发展相对落后的地区的应急通信系统有很大的推动作用;其次是短波通信设备的构架能力强,受地面障碍物的制约性小,在自然灾害突发的地区,弥补了大型通信设备由于障碍物太多而导致的无法正常工作的缺陷;最后是短波通信设备拥有一定的抗击打能力,可以抵御突发事件或自然灾害对其造成的影响。短波通信的缺点包括:传输的稳定性较差;通信的容量和数据传输速率有限制;短波通信的种类相对单一。

三、短波通信技术的应急通信系统设计

1、系统组成。

目前来说短波通信技术在应急通信中主要体现在两个方面:前方应急现场:后方指挥中心。后方的指挥中心相对固定,不像前方的应急现场机动灵活,后方的指挥中心必须依赖前方的应急现场将事发现场实际情况上报后才可以进行重大的决策。后方指挥中心由三部分组成,包括大功率短波电台、语音终端和计算机终端。大功率短波电台的组成部分是大功率发信机、收信机和天调系统。后方指挥中心同样可以接入有线IP网络,通过计算机终端与IP网络及路由设备实现互联;前方应急现场的用户连接方式与后方指挥中心稍有不同,后者是通过短波无线信道与前者接入IP网的计算机终端实现互通。

2、前方的应急现场。

前方的应急现场由应急单人系统和应急指挥通信车两部分组成。其中应急单人系统可以与应急指挥通信车和后方指挥中心直接联络。相较于其他短波电台,应急单人系统能够达到自动调试。应急现场的另一组成部分—应急指挥通信车,是由车载平台、电子信息和综合保障组成,其中电子信息又主要分为终端和通信。语音终端采用普通的送受话器或含有多种功能的送受话器来发送和接收语音。数据终端在适应野外颠簸环境的同时进行信息数据的发送和接收。车载短波电台一般处理信号的收发和调制解调。

3、短波通信技术在应急系统应用中的关键技术。

(1)实时信道估值技术。短波信道具有不稳定性,所以对于短波信道质量的实时评估是实现应急系统畅通的一个关键技术。通过实时信道估值技术,及时探测噪声对于短波通信的影响情况,可以自主选择最佳的信道,有助于提高短波通信的质量,和应急通信系统信息传递的畅通性。(2)短波通信数据的传输技术。最新的短波通信网络目前可以提供的数据业务传输包括两个,分别是低速数据传输协议和高速数据传输协议。可以根据情况不同选择不同的传输协议方式,其中在信道质量较好时可以进行较大规模的、高速的数据传输,在信道条件恶劣时可以进行对传输速度要求较少的低速数据传输协议。

四、结束语

综上所述,当前各种公共安全事件时有发生,这需要健全的应急通信系统作为保障。建立健全的应急通信系统的意义重大,影响深远。短波通信技术在应急系统中的应用,可以有效提高突发事件的处置效率。

摘要：短波通信有多方面的优点,在通信领域中具有无法替代的作用。但是短波通信固有的缺点,严重影响了系统性能。本文首先介绍了应急通信系统,然后从短波通信技术手段着手分析短波通信的基本原理和特点;分析短波通信技术应急通信的可行性。

关键词：应急通信系统,短波通信技术,应用

参考文献

[1]曾宪云,唐爱军.现代应急通信系统的接入技术[J].硅谷,2014,(08)62-63.

短波通信新技术 篇11

1.1 短波通信的传播方式

众所周知, 短波通信的电磁频率范围是在3~30MHZ之间的, 而其对应的波长却维持在10~100m。正是由于其具有明显的波长和频率特点, 同时短波通信的发射与接受设备较为简单, 对于周围环境的适应能力较好, 信息携载数据量大。因此, 短波通信被广泛应用于通话信息, 天气预测和军事传递等各个行业与领域。

1.1.1 地波传播方式

通过大地作为介质的电磁波传递方式是最为常见的短波通信传递方式。一般来说, 运用地波传播方式的短波多处在1-2的频率中, 是属于较高阶段的中波。通过地波传播方式的短波多具有较高的波长, 因此其在传递过程中多会被大地吸收较多的能量, 其实际传输效率大大降低。所以, 地波传递多使用于近距离的信息传递。在日常生活中, 同一区域的电话信息交流, 广播都是地波的主要应用。

1.1.2 天波传递方式

天波传递方式主要利用高层空气中的电离层对电磁波的反射作用, 其主要应用于远距离的信息传递, 在日常生活中主要应用在军事和天气预报等领域。信息发射基塔传出的信号经高空中的电离层反射后会被远距离的信息接收塔捕捉到, 从而进行信息的传播。电离层位居高空65~85Km处, 因此其摆脱了地势的不良影响。与此同时, 其也受到了天气和温度的不良影响。天波传递具有很高的时效性, 因此在发射时只需要采用较小频率的信号即可。

1.2 短波通信的基本特性

1.2.1 传输模式众多

上面的内容简要讲述了关于短波传输形式, 主要包括了地波传递和天波传递两种形式。除此之外, 在进行天波传递时, 经电离层的反射短波会发射出多条不同的信号模式, 经过不同的传输方式进行传递。

1.2.2 相位起伏差距

相位起伏是指在短波传递的过程中, 信号电位在不同时间内的不均与变化状况。这种不规则的变化与其运用的传播途径和传播条件有关, 天气阴沉、地势复杂都会造成相位较大程度的变化。

2 频谱感知技术应用于短波通信中的优点

2.1 提高了短波通信对于周围环境的适应能力

频谱感知技术应用于短波通信中发挥了一个最为巨大的作用, 就是其可以通过红外光谱对于温度、地势、天气等因素起到识别作用, 相应的调整短波通信对于周围环境的适应能力。

2.2 提高短波通信的传输效率

频谱感知技术可以适宜的从客户区域获得便利的资源共享机会, 可以更加容易的找出可以直接使用的频率空洞, 从而提高短波通信的传输效率。

2.3 解决频谱缺乏问题, 提高整体管理

频谱感知技术应用于短波通信中可以有效的解决频谱缺乏问题, 找到可以直接使用的频率空洞, 从而提高短波通信的传输效率。

另外, 频谱感知技术的加入也提高了短波传输的整体效率和实际管理效率, 可谓一举两得。

3 频谱感知技术适应性分析

通过上述内容已经主要简述了关于短波通信的传输方式和其相应的特征, 并提及了频谱感知技术在短波通信中的众多优点。但频谱感知技术应用于短波通信有其明确的适应性, 并非皆有可能:

3.1 能量检测法

简单来说, 能量检测法就是将计算机在特定时间内捕获到的信号所具有的能量与预算设定的能量值进行比较, 通过差距的大小来判定频谱感知技术是否能够应用。

从本质上讲, 能量检测法便于理解, 实际操作性强, 其广泛的应用于各种工作环境, 可有效的排除监测环境的不良因素干扰, 例如天气、温度的突变。

3.2 波形感知法

波形感知法与上述的能量检测法的基本原理相同, 都是与预先的标准进行对比。波形感知首先要明确具体的干扰信号波形, 将其与本地信号进行联系与运算, 从而计算出实际的干扰信号检测。

与此同时, 波形感知法具有明显的缺点, 其主要依靠于本地的信号, 一旦本地信号出现任何问题都会导致波形检测的失误, 因此其需要很好的工作环节。

3.3 匹配滤波法

众所周知, 匹配滤波法是一种使用时间最长同时也是最为有效的检测方法。简单来说, 匹配滤波法是发射与目标信号相似的冲击响应波, 将其替代目标信号进行检测。在实际的工作中一定要排除工作环境周围的影响因素, 在信号发出位置设置必要的排除干扰因素。通过上面的内容已经了解到具体的干扰因素很多, 因此要逐个设置。但匹配滤波法实际应用效果很好, 在专业领域得到了很好的使用。

4 结语

短波通信与人民的日常生活联系紧密, 为人民的正常生活提供了众多的便利和基础。频谱感知技术应用于短波通信中发挥了巨大的作用, 其有效的提高了短波通信对于周围环境的适应能力、提高短波通信的传输效率等优点, 需要全社会共同努力来完成。

摘要：频谱感知技术应用于短波通信中发挥了巨大的作用, 其有效的提高了短波通信对于周围环境的适应能力、提高短波通信的传输效率等优点。本论文首先简述了关于短波通信的传播方式和基本特性, 随后叙述了频谱感知技术应用于短波通信中的优点, 最后针对性的介绍了频谱感知技术适应性问题, 希望能推动频谱感知技术在短波通信中的应用。

关键词：短波通信,频谱感知技术,应用探索

参考文献

[1]陈雷, 李永成, 王英泓等.认知无线电的频率感知算法研究[J].通信技术, 2013 (9) :122.

[2]梁红玉, 陈宏滨, 赵峰.认知无线电协作频谱感知技术综述[J].广西通信技术, 2011 (2) :46.