短波通信网络（精选12篇）
短波通信网络 篇1
摘要：文章从自适应、带宽、调制解调、软件、3G、智能化等六个方面分析了短波、超短波通信技术的发展趋势。
关键词：短波,超短波,自适应,智能化
1 引言
从20世纪80年代初,短波、超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、超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、超短波通信的可靠性、稳定性、通信质量和通信速率都已提高了一个新水平。
2 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。
3 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(扩展频谱)通信技术为主体,包括短波跳槽和自适应跳频技术、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,使信号湮没于噪声之中。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)。
4 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。
5 短波、超短波通信系统由数字化向软件化发展
短波、超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、超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3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3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、超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。同时,也为软件无线电的研究提供了一个良好的研究平台。
6 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。为增强短波通信系统与设备的自动化、智能化以及综合业务能力,短波通信正经历有第二代通信设备向第三代通信设备过渡。第三代短波通信的主要技术特征是数字化、网络化,其主体或关键技术包括:第三代自动链路建立技术,新型高速短波跳频技术,以及短波组网通信技术等。随着对短波通信网的网络容量、传输速度、抗干扰能力要求的不断提高,世界各国进入了第三代数字化短波通信系统的重要手段,可将TCP/IP网络和程控电话网拓展到边远地区的纵深,使各移动平台上的综合业务通过短波信道安全无缝地接入各种业务数据网、电话网和TCP/IP网络。
7 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3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。
参考文献
[1]唐朝京.数字微波通信技术[M].北京:国防工业出版社,2002.
[2]邰佑诚,等.天线与电波传播[M].北京:大连海事大学出版社,2002.
短波通信网络 篇2
短波频率和超短波频率的使用性质完全不同。超短波属于视距通信，距离短，可以固定使用频段内的任何频点；而短波频率则受到电离层变化、通信距离和方向、海拔高度、天线类型等多种因素的影响和限制。用同一套电台和天线，选用不同频率，通信效果可能差异很大。对于有经验的短波工作者来说，选频并不困难，其中有明显的规律性可循。一般来说：日频高于夜频（相差约一半）；远距离频率高于近距离；夏季频率高于冬季；南方地区使用频率高于北方；等等。另外，在东西方向进行远距离通信时，因为受地球自转影响，最好采用异频收发才能取得良好通信效果。如果所用的工作频率不能顺畅通信时，可按照以下经验变换频率：
（1）接近日出时，若夜频通信效果不好，可改用较高的频率；（2）接近日落时，若日频通信效果不好，可改用较低的频率；
（3）在日落时，信号先逐渐增强，而后突然中断，可改用较低频率；（4）工作中如信号逐渐衰弱，以致消失，可提高工作频率；（5）遇到磁暴时，可选用比平常低一些的频率。计算机测频
利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助，是国外经常采用的先进技术手段。计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素，结合不同地区的历史数据，预测两点之间在未来一段时期每天各时节的可用频段，具有较高参考价值。
美国、欧盟、澳大利亚政府的计算机测频系统数据比较准确，它们通过分布在全球的监测点采集和跟踪各种环境参数的变化提供频率依据。其中澳大利亚的ASPAS系统面向全世界提供测频服务，安装和服务费用不高，很有使用价值。1.2 正确选择和架设天线地线
天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题。当通信质量不好时，很多人习惯于从电台上找原因，而实际上信号不良常常源自天线或地线。
短波和超短波使用的天线是完全不同的。超短波通信因为使用频率高，波长短，天线可以做得很小，通常为直立鞭状天线。而短波通信因使用的频率较低，天线必须做得足够大才能有效工作。简单的规律是：天线的长度达到所使用频率的1/2波长时，天线的效率最高。短波天线的理论原理比较高深。短波天线的种类繁多，用途各异，究竟应该选购何种天线,怎样安装架设才能获得良好的通信效果？根据我们了解和掌握的情况作如下简要介绍：(1)了解天线的基本工作原理
短波天线分地波天线和天波天线两大类。
地波天线包括鞭状天线、倒L形天线、T形天线等。这类天线发射出的电磁波是全方向的，并且主要以地波的形式向四周传播，故称全向地波天线，常用于近距离通信。典型地波天线和
波瓣分布如图3.1和图3.2所示。地波天线的效率主要看天线的高度和地网的质量。天线越高、地网质量越好，发射效率越高，当天线高度达到1/2 波长时，发射效率最高。
图1.1 典型地波(T形)天线结构示意图
图1.2 典型地波天线垂直波瓣分布图 天波天线主要以天波形式发射电磁波，分为定向天线和全向天线两类。典型的定向天波天线有：双极天线、双极笼形天线、对数周期天线、菱形天线等，它们以一个方向或两个相反方向发射电磁波，用天线的架设高度来控制发射仰角，其典型波瓣分布如图3.3、图3.4和图3.5所示。典型的全向天波天线有：角笼形天线、倒V形天线等。它们是以全方向发射电磁波，用天线的高度或斜度来控制发射仰角。
图1.3 典型天波天线（双极天线）结构示意图
图1.4 典型天波天线水平波瓣分布图
图1.5 典型天波天线垂直波瓣分布图
天波天线简单的规律为：天线水平振子（一臂的）长度达到1/2波长时，水平波瓣主方向的效率最高；天线高度越高，发射仰角越低，通信距离越远；反之，天线高度越低，发射仰角越高，通信距离越近；天线高度与波长之比（H/λ）达到二分之一时，垂直波瓣主方向的效率最高。
(2)按用途选购天线
随着短波通信技术的发展，短波天线出现了很多不同用途的新品种，例如用于短波跳频的高效能宽带天线；用于为了解决天线架设场地小和多部电台共用一副天线的多馈多模天线等。选择天线基本的着眼点应该是用途。
近距离固定通信： 选择地波天线或天波高仰角天线。
点对点通信或方向性通信：选择天波方向性天线等。
组网通信或全向通信： 选择天波全向天线。
车载通信或个人通信： 选择小型鞭状天线。(3)正确处理天线价格与质量的关系
俗话讲一分钱一分货。首先同种用途的天线有不同种类，其增益有高低之分。此外同一种外形的天线，使用不同材料；不同制造工艺，其通信效果的差异是很大的。例如以特种不锈铜钢复合绞线为振子的天线，比用塑包线为振子的天线高频电磁转换效率高得多。又例如匹配器所用的磁性材料优劣，对电台与天线的匹配状态影响极大。高性能磁料能够保证全频段每个频点都能良好匹配；劣质磁料可能造成很多频点甚至整段频率匹配不好，驻波比过大。使用劣质天线，电台输出的功率可能只送出去不到三分之一甚至更少，通信效果可想而知。在投资增加不多的前提下，尽量选用高质量高增益的天线，能够保证长期稳定和优良的通信效果和延长使用寿命，是很划算的。
（4）介绍二种性能和价格兼优的基站天线 根据多年的对比实验和实际使用经验，我们认为有两种进口天线在性能上能够广泛满足我国大多数用户的通信要求，而且价格不高，性能价格比好，以下分别介绍： ● 用于全方位通信的三角组合型全向全角天线
我国省级行政区，从省会到边缘地区的距离多数在1200公里以内。在这个区域内组建全省或地区的通信网，中心基站选用这种天线是比较理想的。这种天线既能照顾360°全方位，又能照顾近中远各种距离，接收效果好，对改善通信盲区特别有效，此外它能兼顾垂直极化波和水平极化波，对区域内各种台站的不同种类天线的兼容性好。
● 兼顾全向和定向两种用途的高增益三线式天线 三线式天线是国际上近年流行的新型多用途天线，它虽然属于偶极天线类，但其性能是普通双极天线无法相比的。与普通双极天线相比它有以下优点： 1.增益高，全频段内驻波比小，而且均匀辐射效率高；
2.水平架设时不仅在天线宽边方向辐射强，而且在窄边方向也有较强辐射； 3.架设状态平稳，抗风抗毁能力强； 4.提供平行和倒V两种架设方式，分别支持2500公里内定向通信和2000公里半径内全向通信。
以上两种天线的振子材质都是不锈铜钢复合绞线，电磁转换效率高而且经久耐用；其高性能磁性材料保证了全频段匹配良好。（5）正确架设天线和连接馈线
选购好合适的天线后，还必须正确地安装架设，才能发挥出最佳效果。天线的长度和架设规范是不能改变的，但对于某些天线而言，架设的方向和高度是靠用户自己掌握的，应严格按通信的方向和距离来确定方向和高度。天线的架设位置以开扩的地面为好，没有条件的单位也可以架在两个楼房之间或楼顶。天线高度指天线发射体与地面或楼顶的相对高度。架在楼顶时，高度应以楼顶与天线发射体之间的距离计算，不是按楼顶与地面的高度计算。我们提醒用户，切忌因为架设场地不理想或怕麻烦，就随便把天线架起来完事，这样做通信效果很可能是不好的。
另一个要点是馈线的选用和布设。馈线是将电台的输出功率送到天线进行发射的唯一通道，如果馈线不畅通，再好的电台和天线，通信效果也是很差的。馈线分为明馈线和射频电缆两类。目前100W~150W电台一般都使用射频电缆馈电方式。选用射频电缆时要注意两项指标：一是阻抗为50欧姆；二是对最高使用频率的衰耗值要小。一般来讲，射频电缆直径越粗，衰耗越小，传输功率越大。在实际使用中，100W级短波单边带电台，常选用SYV-50-5或SYV-50-7的射频电缆，必要时也可以选SYV-50-9的射频电缆。
天线在进行安装选位和布设时，应尽可能缩短馈线的长度，普通SYV-50-5馈线每1米造成信号衰减0.082dB，这意味着100W电台功率通过50米馈线送达天线时，功率剩下不到40W。因此通常要求馈线长度控制在30米以内。如果因为场地条件限制必须延长馈线，则应采用大直径低损耗电缆。另外在布设电缆，应尽量减少弯曲，以降低对射频功率的损耗，如果必需弯曲，则弯曲角度不得小于120度。（6）电台和天线的匹配
天线、馈线、电台三者之间的匹配必须引起高度重视，否则，虽然电台、天线、馈线都选得很好，通信效果还是不好。
所谓“匹配”就是要求达到无损耗连接，只有电台、馈线、天线三者保证高频输入输出阻抗一致，才能实现无损耗连接。多数短波电台的输出/输入阻抗为50欧姆，必须选用阻抗为50欧姆的射频电缆与电台匹配。天线的特性阻抗比较高，一般为600欧姆左右，只有宽带天线的特性阻抗稍低一点，大约200~300欧姆，因此，天线不能直接与射频电缆连接，中间必须加阻抗匹配器（也叫单/双变换器）。阻抗匹配器的输入端阻抗必须与射频电缆的阻抗一致（50欧姆），输出端阻抗必须与天线的输入阻抗一致（600欧姆或200/300欧姆）。阻抗匹配器的最佳安装位置是与天线连为一体。
自动天线调谐器也是匹配天线和电台阻抗用的。自动天调的输入端与电台连接，输出端与单极天线连接。自动天调与偶极天线连接时要根据不同产品而定。有些天调要求加单/双变换器，天调与单/双变换器之间用50欧姆射频电缆相连（芯线接天调输出端，外皮接天调的地端），单/双变换器的双输出端与天线连接；多数新型天调不用加单/双变换器，用天调的输出端和接地端分别连接偶极天线的两臂，匹配效果更好，而且效率更高。（7）正确埋设接地体和连接地线
地线是很多用户容易草率处理的问题。短波通信台站的地线是至关重要的，地线实际上是整个天馈线系统的重要组成部分。我们所说的地线，不是交流供电系统中的电源地或保安地。这里所说的地线是信号地，也称高频地。信号地一般不能接到电源地或保安地上，必须单独埋设。埋设接地体时，必须按有关标准进行，接地电阻不应大于4欧姆。电台的接地柱和接地体之间，必须用多股线铜、编织铜线或大截面优良导体连接，才能起到良好的高频接地作用。而良好的高频接地是减小发射驻波和减小接收噪声的必要前提。1.3 选用先进优质的电台和电源
工作频率和天线地线搞好了，相当于铺了一条“好路”。好路上还要跑“好车”。好车就是先进优质的电台和电源等设备。（1）选择电台的原则和标准
怎样评价电台的先进性和优质呢？先进性体现在两个方面：一是电气特性和工艺结构，这方面先进与否决定了性能指标的优劣和设备的可靠性；二是使用功能，具有多种先进功能的电台不仅用途更广泛，而且也说明制造者的科技实力。
电气特性涉及的内容很多，这里只简述三个方面：①频率特性。好的电台频率稳定性比差的电台高几倍、几十倍甚至几百倍。频率稳定性高的电台，不但话音清晰，信号等级高，而且是支持高速数传的必要条件。在评价频率稳定性时要注意两点：一是全频段各频点的稳定性要一致；二是要在很宽的温度范围内稳定，不能机器一发热就产生频漂。②通道特性。这一特性描述信号在通过高频、中频、低频几个通道后的畸变程度。当进行短波数传时，这一问题非常突出。使用通道特性差的电台，无论怎样改造，数传速率都上不去，原因之一就是高速数据脉冲通过不佳的通道后发生明显畸变，使其难以被识别。③干扰和抗干扰特性。这方面的性能在技术说明书上都是以dB（分贝）值表示的，我们统称为dB指标。电台发射方面的dB指标不好，说明你传给对方台的信号不好，而且干扰其它台；电台接收方面的dB指标不好，说明自身容易被别人干扰；二者都是不能容许的。
工艺结构方面，主要看电路集成度和模块化程度。集成度高，可靠性必然高。模块化除了提高设备可靠性外，还使扩展功能和维修十分便利，是当今电台工艺的主流趋势。
再来看使用功能。社会需求的发展和科技的进步，使短波通信日益向多功能化方向发展。像用于半自动优选频率的自适应功能和全自动优选频率的自优化功能，用于计算机和传真机的数据传输功能，用于保密和抗干扰的跳频功能，用于组网通信的数字选呼功能，用于卫星定位的GPS监控功能，用于连接有线网的有线无线转接功能，等等。在具有这些现代化功能的电台面前，那些只能进行简单通话的电台就显得太原始了。目前在国内有一种现象，就是很多单位致力于在一些单功能电台上添加数传、自适应等功能。这固然是由于有大量旧式电台要改造，可能还有造价方面的考虑。但可以肯定这种现象是过渡阶段。正像现在大家都用GSM手机，再也没有人使用土造的手持电话一样，未来的短波领域也势必普及先进的多功能电台。此外，先进优质电台的售价呈下降趋势，也越来越接近我国用户的经济承受能力。哪些电台先进而且优质，要具体分析，但有一点可以肯定：目前国内常见的多数日本电台，其电性能、可靠性、功能等与欧美和澳大利亚名牌产品不在一个等级上。澳大利亚柯顿公司首创的NGT自优化短波电台，正是先进电台的代表。（2）电源质量与通信效果的关系
很多人认为只要稳压电源的输出电压和电流的数值符合要求就可以用，这种认识不够全面。其实有些干扰可能来自电源，有些话音失真也可能是电源动态范围不足所致。数据传输对电源的要求更严格，如果电源的电磁屏蔽特性不好，输出纹波大，将直接导致数传工作不正常。功率容量和设计余量也是考核稳压电源优劣的重要依据，有些电源为了降低生产成本，加强价格竞争能力，把功率容量设计在临界状态，并尽量简化电路，选用低指标元器件等等。这类电源的技术性能和可靠性肯定是做不高的。
好汽车要用好发动机，好电台要用好电源，道理是相同的。
在选购电源时，一定要挑选功率容量大、输出电压纹波小、电磁屏蔽特性好、电路设计余量大的静化电源产品。
2、短波通信的常见难点及解决方法 2.1近距离盲区及解决方法
前节已介绍了天波和地波二种传输途径。一般来说，地波最远可达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100公里。可见30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，如图 2.1 所示。盲区内的通信大多是比较困难的。解决盲区通信主要有两个方法：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”。仰角是指天线辐射波辨与地面之间的夹角。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。前文提到的三角组合型全向全角天线就属于这一类。
图 2.1 电波越距现象及盲区
2.2 车载台的通信困难及解决方法
车载通信一直都是短波通信中的一个难题。车的体积就那么大，没办法架长天线，其辐射能力怎么也比不上固定台。因此必须从合理设计天线形态和合理选择架设位置等方面来弥补，尽可能利用车体的反射效应，尽可能增加天线的“电长度”。车载天线有多种，现在国际上多认为鞭状天线更适合车辆运动中通信，而自动天调应该安装在车外，最好是与天线鞭结合为一体，也就是常说的自调谐鞭状天线，这种天线因天调输出端与天线连接的馈线很短，故效率比较高。美军现在就大量使用这种天线。鞭状天线可选择两种架设形态：①远距离通信时多用直立形态，这时可以利用地面以下部分的“镜象天线”效应，使天线鞭的电长度比实际架高增加将近一倍。②近距离通信时通常将天线鞭拉弯俯卧，利用车顶的反射作用增加高仰角辐射分量，改善盲区通信效果。
不管采取何种措施，车载台因天线长度的限制，发射效率肯定不如固定台高，因此实际通信中常常发现车载台收固定台的信号好，而固定台收车载台的信号不好的现象，为了弥补这种差异，建议车载台备份野外应急软天线供停车时使用。
国外目前还建议采用加大车载台功率的方法延长地波通信距离，改善盲区。提高车载台功率需要在原有100W电台基础上接续500W功率放大器，并相应改用大功率车载天线和大功率车载电源，这种大功率车载系统是行之有效的。
比较而言，船载通信比车载通信困难少得多。一是因为船体长，有围杆，便于架设天、地波兼顾的斜天线；二是海面地波传得远而且船离基地台距离也较远，不容易形成通信盲区。但是船载天线要求抗风强度高，抗腐蚀能力强。2.3 延长个人携带台通信距离的方法
个人携带台在行进中通信时只能使用短的鞭状天线。一副3米长的鞭天线配合25~50W电台，一般最远只能通20公里。如果要求通得更远，必须换用野外快速型长天线。一种快速天线是20米斜拉型，以最简洁的方法沿地面斜拉架设，最大通信距离可达1000公里以上。如果使用全长30米的三角形快速天线，通信距离更远。以上两种天线也可以用作车载台的备用天线，在停车时换用，能够明显改善盲区内和远距离的通信效果。
3、短波噪声及消除方法 3.1 插入噪声
在两段话音之间涌现的噪声称为插入噪声，这种噪声消除起来比较容易。现在多数短波电台和超短波电台都提供可选用的“静噪”功能。打开静噪开关，插入噪声就被抑制了。但是“静噪”功能不能解决与有用信号混杂在一起的噪声。3.2 背景混杂噪声
与信号混杂在一起的背景噪声是最令人头痛的，消除起来也是最困难的，必须通过DSP数字消噪技术加以解决。从使用类型来看，DSP数字消噪分为对端消噪和单端消噪两种。（1）对端消噪
所谓对端消噪，就是需要发方电台和收方电台互相配合进行的消噪。其过程是：在发方，电台对信号和噪声进行大倍率的平等压缩；在收方，电台对信号和噪声进行不平等的解压，通过这一过程，强化了信号，弱化了噪声，实际消噪效果是比较明显的。但是对端消噪在实际用中遇到两个困难：一是消噪器要单独适配电台，设备互换性差；二是不配消噪器的电台参与通信比较困难。这两个问题制约了对端消噪器的推广。（2）单端消噪棗噪声滤除技术
单端消噪只处理本机收到的信号，无须对方台配合，因而完全克服了对端消噪的弊端，成为消噪技术的发展主流。单端消噪的原理是根据有用信号的声谱对话音进行数字化处理，从而滤除噪声分量，因此也称为滤噪。目前有单独的滤噪器产品，还有像柯顿NGT电台，已经把滤噪器做成了电台的标准功能，消噪效果比较理想，不但滤除了讨厌的噪声，还可以将几乎被噪声淹没的微弱信号提升1~2个等级。3.3 附加噪声
短波通信网络 篇3
【关键词】短波通信；电台；人防通信；信息化
现代战争不再是以前那种简单的海军、陆军、空军三军之间的相互争斗了，多数情况下都是跟现代通信技术、经济方式以及军事方式融合在一起组成的新型战斗方式。
现在这个社会，如果出现大规模的战争或者是不可抗拒的大型自然灾害，都会对相关的通信网络产生不可估量的破坏，就连太空中运行的卫星也会受到相应的破坏。
现在市面上流行的各种通信系统，很多采用的通信方式都是不能跟短波通信相比的。
最近几年以来，国家也对短波通信技术加以重视，并且深入研究开发，现在都已经在人民防空等地方开始使用了。
一、短波通信电台概述
短波通信电台主要用在人们防空中传播通信的，在军事方面应用也比较多，另外一种说法就是短波电台。最近几年来，高科技技术的不断发展，人民防空系统也在不断的发生着变化以此来适应城市防空袭斗争的发展的变化。现在有很多的研究部门都在对防空通信系统进行深入的研究，该系统已经成为防空力量中最为重要的一部分。
1.短波通信电台概念
短波通信电台主要用在人们防空中传播通信的，在军事方面应用也比较多，另外一种说法就是短波电台。波长在100米到10米之间，频率主要集中在3MHZ到30MHZ之间的一种无线通信设备。以前该项设备主要用来发报以及发送移频报文等。然而在现在看来，多数人们也产长把位于中波位置的高频段也划分到了短波里面，这样就增加了短波的工作范围，出现了一种利用高频无线通信技术为主的复合型工作程序。
2.短波通信的应用优势
短波通信在很多时候也被叫做高频无线通信，在实际的生活中使用范围比较广的一种通信，这种通信方式具有良好抵抗其他干扰以及抵抗重大灾害引起的破坏的特点。正在流行的市面上的通信系统，大多数都会因为发生重大灾害或者是发生战争就会遭到严重的破坏，甚至与之相关联的卫星通信设备也会受到破坏。然而使用短波通信却不会出现上述的情形，短波通信不但成本低，也没有规定只能在什么地方使用，即使传输很微弱的信号也能够很好的接收等特点。在最近的一段时间来看，全世界的人们都在对这项设备加以重视，并且在不断的开发并且利用。
3.短波通信的应用范围
现代社会中，在很多的地方也在使用着短波通信，比如说政府方面，军队方面、防控系统方面、天气预测方面等等，现在它已经能够成熟的传递诸如文字语言等相关信息。
二、短波通信电台在人民防空通信系统中的重要性
人防通信系统在今后的发展过程中会受到越来越多的重视，它也是现代国防战略资源的一部分组成。该系统是根据城市发展所需以及战争或者非战争的时候出现的一种传播通信的技术，在防空系统中占有的比重较大。从多年的发展情况中总结经验可知，组建人民防空的相关指挥调度机构是不能缺少人们防空通信系统的，该系统还是真正实际情况中实施防空袭争斗的一个基本保证，所以说该系统在现代化的通信技术领域是不可能不去考虑的一项工作。针对目前的实际工作来看，在人民防空通信中的应用后产生的好处可以从下面几个方面看出：
1.短波通信电台有助于实现现代化防空通信
人民防空系统需要大多数的群众一起来才能够得到顺利的完成，该系统可以在发生灾难以及发生战争时用来传播相关的信息，对于各项战斗指令的发出以及相應的战略措施得到迅速的传递和落实是非常重要的。在要发生战争的时候，军队里面的相关部门可以利用人们防空系统对人们群众进行通报，并且加以具体的指挥，军队里面的通信部门情况如何直接关系到人们防空通信是否完整，是否能够顺利的完成相应的任务等，要想具体的做好做些，必须先对城市的某些具体防空任务细化，发生战争的时候所处位置以及地底下面的防空等相关工作，还要根据具体的实际情况综合利用这些工作共同组建一条完备的通信系统，全面的联系在一起进行控制，这些都是在今后的研究工作中要多加注意的。
2.短波通信平台的信息传输优势
最近几年以来，社会生产的相关技术得到了迅速的发展，人们在生活过程中觉得通信技术也越来越重要，对一些高端技术的通信技术也有深入的了解，比如电离层媒质就有一定的了解，知道这种材料具有耐摔性能好、吸收微小电波所传播的能力的特点，这些特点在短波通信中能够得到很好的体现，而且短波通信还有其他的特点，比如短小精悍、传播迅速灵活多变、所需设备比较简单以及很低的价格就可以使用等。另外还对短波通信进行了深入的研究，不断的对以前的短波通信技术加以改进或者是改革，提高通信服务质量。现在市面上流行了已经拥有成熟手段的微波通信等很多的卫星通信方式，但是对于短波通信的应用还是非常重要的。
短波通信是一种传统通信方式，可以是近距离通信、中距离通行以及远距离通信等。即使发射出去的功率不大，经过短波通信也能够获得令人意想不到的效果，当然除了有点也存在一定的缺点了，比如在传播的过程很容易受到其他事件的干扰等，在某些情况下传播的质量也得不到具体的保证。所以短波通信经常被人忽略而不启用。在空间技术发展越来越迅猛的今天，加之空间中的卫星通信传播经常被拦截，使得人们又重新寻找解决的方法，进而又注意到了短波通信，再次被重视的短波通信被认为在未来战争中不可或缺的一部分，因为它所带的中继系统-电离层不容易被长时间的毁掉，加之这种中继系统只要在高空发生核爆炸的时候才会受到部分程度的损坏，短波通信还具有抗毁性能好的特点，使得在发生战争的时候传播的数据通信真实可靠。它还具备组成的设备非常简单，成本低，所占面积不大，灵活多变，传播过程中对通信的损失比较小，所需的功率也不会很大，可以在近距离、中距离以及长距离之间进行通信。
3.短波通信电台的抗干扰优势
短波通信网络 篇4
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
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
短波通信网络 篇6
【摘要】在本文中，我们在超短波通信下针对有限长缓存辅助协作中继系统提出了一种基于缓存中继剩余能量的缓存中继选择方案。所提方案不仅考虑了无线链路的信道状态信息（CSI），而且还考虑了缓存中继的剩余能量和缓存剩余大小，综合考虑这三种因素来选择最优中继节点。我们运用马尔科夫链模型在放大转发协议下（AF）分析了所提方案的中断概率和网络的使用寿命。仿真结果表明，所提方案相比于最大链路选择方案，明显提高了网络的使用寿命。
【关键词】缓存辅助中继；剩余能量；中继选择；网络寿命
一、引言
由于超短波通信工作在甚高频段，具有很宽的频带，利用视距传播方式，传播稳定性高，抗干扰能力强，因此其在军事领域和民用救急中占重要的地位。因此如何提高超短波通信的性能显得尤为重要，但因为超短波的直线传播特性和不能长距离通信特性，使得它又存在一定的通信局限。
鉴于协作中继技术能提高网络的可靠性和增大无线通信系统的覆盖面，多中继的协作中继系统中，中继选择技术被证明能在保持通信系统效率的同时有效的提高分集增益，本文将协作中继选择技术引入超短波通信中，以增强超短波通信的抗干扰能力。
最近，在[7]，[8]中提出的中继缓存辅助系统能够解除信息在预定义的时间周期内进行传递的约束，它所提出的中继选择方案总是在每一个时隙选择在所有可行S-R和R-D链路中最好的一个。在[9]中，对一个具有固定速率的多中继有限缓存系统进行了研究，同时还提出了最大链路中继选择方案。在每一个时隙，使用可用链路中的具有最强信道增益的链路进行接收或者传递消息。但是以往的中继选择算法，主要都只考虑信道状态信息，而对中继本身的约束未加考虑，造成了信道链路利用率低，和单一中继的重复多次使用，增加了中继老化的速度，降低了网络使用寿命。
在本文中，针对超短波通信中的多中继缓存辅助系统，我们提出了一个基于缓存中继剩余能量选择方案。在该方案中，我们同时考虑中继剩余能量和链路信道状态信息（CSI），来选择最优中继。对网络的中断概率和使用寿命进行了具体分析。仿真结果表明，在保证通信系统一点可靠度的前提下，所提算法能有效的增加缓存协作中继网络的使用寿命。
二、缓存中继系统模型
图1为缓存中继的系统模型。在该系统中，有一个源节点，一个目标节点和K个缓存中继，每一个中继缓存大小为L，并且每个中继都是单天线的，在一个时隙内只能收或者发，是一个半双工系统。
在此系统中，我们给定一个中心控制节点，来决定其他中继节点用作接收或是发送。任意能与所有节点通信的节点都能被选作中心控制节点。为了不失去一般性，我们假定R1为中心控制节点。为了方便本文的研究，对本缓存中继系统，做出如下假设：
1）各个链路的信道增益是不相关，相互独立的；
2）源节点能源源不断发送数据，即假设其队列长度无限大；
3）当节点的剩余能量不能支撑一次信号的接收或发送时，认为该节点死亡；
4）根据文献[10]的定义，我们设定一个门限值N，当系统的死亡节点个数超过N时，则认为网络死亡。
三、剩余能量缓存中继选择算法
考虑中继的剩余能量对网络的影响，能减小过度使用某一信道状态良好的中继，以降低器件损耗。
五、仿真结果
在本文的仿真环境中，我们设定超短波信道，其为一个复随机过程。中继数K=3，缓存大小L=3，中继的门限SNR设定为4。所有中继节点的初始能量值 都相同，其接收功率和发送功率同为0.1w。采用蒙特卡罗仿真方法，进行了10000此仿真。仿真对比了本方案与最大链路选择方案系统的中断概率性能和使用寿命。
图2对比了文所提剩余能量方案与最大链路选择方案的中断概率性能，可以看出，在中断概率为10-5时，最大链路选择方案相比与本章所提方案有接近1dB的增益。
图3展示了系统的使用寿命随中继节点的变化情况。在此仿真中，我们定义中继的初始能量E=100，为了不失一般性，定义权重向量W=（0.5 0.5）。从图中可以看出，网络寿命随着中继的增多而增长，同时，当用模糊评判准则考虑剩余能量时，网络寿命的性能比一般的信道状态选择要好。
图4中，我们设定中继节点数K=3，权重向量W=（0.5 0.5）。从图中可以看出，当初始能量增加时，两种方案的网络寿命都增长，但是基于模糊评判的剩余能量选择方案，能实现更长的网络寿命。
图5给出了不同权重向量下，系统寿命的对比。中继的初始能量E=100，缓存中继大小L=3。从图中可以看出，当剩余能量所占权重增大时，系统的寿命会越来越大，最终在比重值达到0.7时，系统寿命达到最大值。而只考虑信道状态方案，其使用寿命恒定不变。不失一般性而言，当权重指数为0.52时，剩余能量中继选择方案的网络寿命接近是最大链路选择方案的两倍。
六、结束语
在本文中，我们研究了超短波通信中的协作中继选择问题，针对多中继缓存协作通信系统提出了剩余能量缓存中继选择方案，采用模糊评判算法将缓存中继的剩余能量与可用链路的信道状态信息相结合，分别考虑了系统的初始能量，中继数目以及剩余能量所占权重的改变，对网络寿命造成的影响。从结果可以看出，本文所提方案能在保证网络一定可考虑的前提下，增加了网络的使用寿命。
参考文献
[1]J. N. Laneman， D. N. C. Tse， and G. W. Wornell. Cooperative diversity in wireless networks： Efficient protocols and outage behavior [J]. IEEE Trans. Inf. Theory， 2004， 50（12）： 3062–3080.
[2]Q. Li， K. H. Li， and K. C. The. Diversity-multiplexing tradeoff of wireless communication systems with user cooperation [J]. IEEE Trans. Inf. Theory， 2011， 57（9）： 5794–5819.
[3]A. Bletsas， A. Khisti， D. P. Reed， and A. Lippman. A simple cooperative diversity method based on network path selection [J]. IEEE J. Sel. Areas Commun， 2006， 24（3）： 659–672.
[4]A. Bletsas， H. Shin， and M. Z. Win. Cooperative communications with outage-optimal opportunistic relaying [J]. IEEE Trans. Wireless Commun. 2007， 6（9）： 3450–3460.
[5] W. J. Huang， Y. W. Hong， C. C. J. Kuo. Lifetime maximization for amplify-and-forward cooperative networks [C].Proceedings of Wireless Communications and Networking Conference. Hong Kong： IEEE， 2007：814-818.
[6]A. Ikhlef， D. S. Michalopoulos， and R. Schober. Max-max relay selection for relays with buffers [J]. IEEE Trans. Wireless Commun. 2012， 11（3）： 1124–1135.
[7]T. Liu， L. Song， Y. Li， Q. Huo， and B. Jiao. Performance analysis of hybrid relay selection in cooperative wireless systems [J]. IEEE Trans. Commun.， 2012， 60（3）： 779–788.
[8]Y. Jing and H. Jafarkhani. Single and multiple relay selection schemes and their achievable diversity orders [J]. IEEE Trans. Wireless Commun. 2009， 8（3）： 349–353. （下转309页）
（上接309页）
[9]I. Krikidis， T. Charalambous， and J. S. Thompson. Buffer-aided relay selection for cooperative diversity systems without delay constraints [J]. IEEE Trans. Wireless Commun.， 2012， 11（5）： 1957–1967.
[10 Wei Y F， Yu F R， Song M， Leung V C M. Energy Efficient Distributed Relay Selection in Wireless Cooperative Networks with Finite State Markov Channels [C] . IEEE Global Telecommunications Conference. Honolulu， HI： IEEE， 2011： 1-6.
[11] D. S. Michalopoulos and G. K. Karagiannidis. Performance analysis of single relay selection in Rayleigh fading [J]. IEEE Trans. Wireless Commun.， 2008， 7（10）： 3718–3724.
[12] Q Qin， Zhi-Min Zeng， Tian-Kui Zhang， Cong-Qing Zhang. Dynamic Multi-nodes Relay Selection Algorithm [J].Journal of University of Electronic Science and Technology of China， 2011， 40（4）：505-508.
[13] H. A. David， Order Statistics Second Edition. Hoboken， NJ， USA： Wiley， 1981
[14] M. Abramowitz and I. A. Stegun. Handbook of Mathematical Functions： With Formulas， Graphs， Mathematical Tables [J]. U.S. Govt. Print. Off.， 1965， 56（10）：136-144.
[15]I. Krikidis， T. Charalambous， and J. S. Thompson. Buffer-aided relay selection for cooperative diversity systems without delay constraints[J]. IEEE Trans. Wireless Commun.， 2012， 11（5）： 1957–1967.
作者简介
陈慧林（1991-），男，硕士，主要研究方向：无线移动通信，网络编码。
王呈贵（1970-），男，博士，教授，主要研究方向：无线通信及组网技术。
航空短波通信组网研究 篇7
由于短波网络中有大量的可移动站点, 造成网络情况不停变化, 如节点的移动、甚至丢失等, 再加上信道因素, 因此短波网络具有网络拓扑图案的迅速变化和网络节点间链路的不确定性特征。与有线网络相比, 短波网络的带宽较窄, 可利用资源有限, 在短波网络的组网设计中必须考虑这些特征。同时, 也要考虑网络的可靠性和抗毁性, 在较强的干扰和攻击的条件下保证网络的可用性。
1国内外短波通信组网发展现状
早期, 国内外短波电台均作为单一设备使用, 其原因主要是技术和需求的限制, 进入20世纪90年代后, ALE技术、数据链、数据通信、抗干扰通信以及互联网技术成熟应用, 使得短波电台组网有了一定技术基础, 与此同时, 现代战争对信息交换、信息流量的要求也空前膨胀, 信息化、网络化建设成为军队现代化建设的主题。在此期间, 外军短波电台组网应用得到了长足发展, 涌现出了多种典型应用网络[5,6,7]。
1.1 LONGFISH长鱼系统。LONGFISH长鱼系统是澳大利亚国家开发的海军HF高频网络, LONGFISH长鱼系统优点主要包括网络结构简单、易实现、具有最佳接入基站和选频能力、呼叫成功率和通信质量均有保障等。但也暴露出频繁发送导航音导致的基站隐蔽性不强、不能频繁更换基站仅适应于低速移动用户、业务模式以点对点为主造成的组/群通信支持性不强等缺点。
1.2 COTHEN系统。美国的COTHEN系统于1985年提出, 主要为商用/军用用户提供无线接入服务, 系统最多可为235个用户提供服务, 用户包括飞机、舰艇、指挥部以及许多美国联邦机构。COTHEN系统充分利用了原短波基础设施, 费用低;具有最佳通信频率选择和最佳接入基站选择能力, 通信质量有保障;分散布局, 抗摧毁能力强;不发送入网引导信号, 隐蔽性强。但由于采用异步ALE呼叫导致建链时间较长, 地面找飞机较困难。
1.3 HFGCS系统。HFGCS短波全球通信网络是美国国防部专为解决空军全球语音通信和数据传输而建设的项目。网络结构是在全球建设13个大型短波基站, 每个基站大约有10~30部大功率 (4k W) 短波电台, 基站通过有线接入军用专网, 无线链路和地面有线共同构成全球短波通信控制网, 网络中心设在美国的安德鲁斯空军基地。HFGCS能够进行最佳接入基站和通信频率选择, 通信质量有保证;能够处理多路呼叫同时接入 (每个基站有多部短波接收机) ;不发送入网引导信号, 隐蔽性强。但由于仍然采用了和COTHEN系统相同的异步ALE呼叫、探测方式, 因而建链时间较长。
1.4民航HFDL系统。HFDL短波数据链是国际民航组织实施航空电信网的主要数据链之一。HFDL采用TDMA方式, 各地面台以UTC时间为基准, 从0时刻起将24小时分为2700个32秒的时帧, 每时帧13个时隙, 各地面台在发送上行广播数据分组, 飞机依靠接收上行数据分组完成地面接入台站的选择、时间同步及注册本机的发送时隙。HFDL采用TDMA适合于数据业务的有效传输, 并具有选择通信频率和最佳接入基站能力, 呼叫成功率和通信质量有保障。但HFDL系统对话音业务不适应, 发送入网引导信号, 容易暴露, 频繁更换频率或基站, 存在寻找基站时间开销, 突发业务很难支持;
2短波通信组网需求分析与方案设计
2.1短波通信组网需求分析。地空短波通信网要求在国土面积及周边3000Km内, 为机载和地面用户提供可靠的话音、数据信息的远距离传输和交换服务, 要求如下:
a.远距离、高可靠、无盲区、全天候短波通信;b.具有很强的抗干扰、抗摧毁能力;c.灵活指挥、快速反应能力;d.支持机载用户、地面用户的话音、数据报及格式化消息服务;e.实现跨区可靠指挥, 可与其它网络进行信息交换和共享;f.支持接入地面军用固定电话、IP网络等多类用户的能力。
2.2短波通信组网设计方案。为了满足对短波通信网的要求, 航空短波通信网建设时, 须对现有装备和系统进行集成改造, 结合已建的地空短波通信系统、航空地面有线网络等进行综合集成[8]。
地空短波通信网由网络中心、基站、场站、通信基础网和机载短波电台组成, 网络架构如图1所示, 通过这五项基础设施的建设和互联, 可以为机载移动用户、场站用户、地面用户提供满足上述要求的功能。网络中心负责频率资源、设备资源、地址资源的规划和管理, 网络运行、最佳接入基站选择和寻呼功能。基站由大功 ( (转转下下页页) ) 率发信机、多信道接收机和基站控制器组成, 主要实现机载用户最佳通信频率估计、快速链路建立、通信中继和远程遥控场站电台等功能。场站电台作为地空通信的主体电台, 用于直接与机载用户建立无线连接。通信基础网采用空军地面有线专用网络, 负责短波话音、数据及信令的有线地面路由和传输。
基站通过通信基础网接入地空短波通信网, 实现与网络中心的连接以及基站之间的互联, 场站电台通过各种有线传输介质接入附近的基站。网络中心可以对全网基站进行收发控制, 基站可以所属场站电台进行控制。基站属于网络资源, 原则上合法短波用户都可以使用基站资源, 场站电台属场站资源, 原则上只有场站用户可以使用。
场站用户可以通过场站电台和所属基站实现对本区域内飞机的通信指挥, 也可以通过其它非所属基站实现对飞机的远程通信指挥。固定用户一般情况只允许使用基站资源建立链路, 级别高的用户可以直接远程遥控场站电台建立链路。
2.3短波通信网改造后运行方式。地空短波通信网运行于异步模式, 基站、场站、机载电台在无业务需求时, 全部处于静默状态, 不发送引导信号或周期性探测信号, 提高系统的隐蔽性和抗干扰能力。基站采用多信道接收机, 提高链路建立速度及同时接入的用户数。场站电台的通信频率可由基站遥控, 平时处于分配的固定频率, 用于兼容现有使用模式。
网络频率规划为呼叫频率和业务频率两类, 呼叫频率又分上行呼叫频率和下行呼叫频率, 一般上行呼叫频率分配3个, 下行呼叫频率分配5个。上行呼叫频率组与下行呼叫频率组传播特性相近, 避免上行呼叫对下行呼叫的碰撞, 确保上行呼叫信号的可靠。全网规划20个业务频率, 在每个下行呼叫频率附近展开4个, 用于同时接入更多的用户。
机载短波电台平时工作在上行呼叫频率组扫描状态, 等待地面用户的业务通知。基站多信道接收机的数量至少保障能够同时监听所有下行呼叫频率, 所有基站短波电台工作在相同的下行呼叫频率组上, 以实现全网地理分集和频率分集接收综合处理的目的。
3结论
短波通信组网设计改进方案采用场站电台与基站结合的建网思路, 兼容原有使用模式, 不对现役作战训练使用方式进行大的调整, 整个系统不需要时间同步, 不依赖其它系统信息支持, 降低了组网难度, 易于实现, 而且抗摧毁顽存能力强, 同时地面网络建设具有开发式架构, 局部场站或基站的失效不影响整个网络的运行, 而且后期建设具有完全的继承性, 不需要对原有设施进行修改调整, 因而具有较好的可实现性。
摘要：针对航空短波通信系统存在的网络间连通性差、信道带宽小、无线传输质量低、远程大容量通信手段匮乏、组网程度低、抗干扰手段少、管理手段落后等不足, 介绍了国内外短波通信组网的先进技术及其特点, 分析了短波通信组网的需求, 提出了一种航空短波通信组网设计方案, 并给出了方案实施方法及其运行方式。
关键词：短波通信,组网,抗干扰
参考文献
[1]张海勇, 于波.短波通信组网研究[J].火力与指挥控制, 2004, 29 (5) :1-3.
[2]赵志法, 鲁道海, 冉隆科.现代战术通信系统概论[M].北京:国防工业出版社, 1998.
[3]葛勤革, 宋宝华, 杨平.短波自组网路由协议驱动方式研究[J].舰船电子工程, 2005, 25 (5) :103-106.
[4]赵丽屏, 姚富强, 李永贵.差分调频组网及其特性分析[J].电子学报, 2006, 34 (10) :1889-1891.
[5]Eric E.Joghson.Third generation technologys for HF Radio Netwroking[DB/OL].IEEE, 1998.
[6]MIL-STD-188-141B.APPENDIX D HF Radio Network[S], 1999.
[7]MIL-STD-188-141B.APPENDIX E Application Protocols for HF Radio Networks[S], 1999.
短波通信技术概括及通信频率选择 篇8
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)
短波通信纠错编码技术研究 篇9
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.
短波通信的发展及现状 篇10
1895年马可尼(Marconi)首次进行无线电通信获得了成功。从那一刻开始,短波通信的研究、发展和应用经历了一个从高到低、又从低到高的波浪式发展过程,这一切都是和短波通信所具有的独特优点、人们对通信的不断需求以及科学技术的飞速发展分不开的。
传统短波通信大多采用固定频率、点对点的通信方式,这种方式在应用中主要存在两方面缺陷:一是由于短波信道的变参特性对通信质量的影响,传输的可靠性和有效性较差;二是由于短波信道的空间开放性,导致的保密性不强、战时易被敌方侦测和干扰等问题。随着微处理器技术、DSP技术、自适应技术等现代信息技术的发展及其在短波通信中的应用,形成了以组网通信技术、自适应技术和扩频通信技术为重要特征的现代短波通信系统。
1 短波通信的特点
短波信道是变参信道,具有严重的时变色散性。时变衰落、多普勒频移以及多径传输造成了高频信号在时、频、空三维空间中的严重扩展,影响了数据在短波信道上传输的有效性和可靠性[1]。这些影响主要表现在以下几个方面:多径衰落使所传输的数据信号幅度产生严重的起伏,甚至完全消失,这是造成短波数据通信出现突发性错误的主要原因;延时扩展引起的波形展宽使所传输的数据码元互相串扰,即码间串扰(ISI),限制了数据速率的提高;电离层快速运动和反射层高度的变化所引起的多普勒频移使发射信号的频率结构发生变化,相位起伏不定,从而造成了数据信号的错误接收。
这些问题的存在,不仅限制了短波通信的发展,而且也不能很好地适应人们日益增长的对数据通信,特别是对高速数据通信业务的需求。
2 短波通信的发展现状
20世纪80年代,计算机、移动通信和微电子技术的迅猛发展,促进了短波通信技术和装备更新。特别是大规模集成电路技术、数字信号处理技术(DSP)、自适应技术等的迅猛发展,使短波通信的质量和传输速率得到不断提高,自动化和新业务功能得到增强,自适应与抗干扰能力获得显著提高,现代短波通信得到巨大发展。
两次海湾战争和科索沃战争又给短波自适应通信的发展推波助澜,它再次证明了短波通信经济、灵活、简便的特点,更主要的是其“抗毁性”,使其成为军事通信的重要手段,在诸兵种协同作战的远程通信、战区C4I系统中能够发挥重要的作用,短波通信开始向网络化方向发展[2,3]。短波通信网主要可分为:短波自适应通信网、短波跳频通信网和短波直接序列扩频通信网。
2.1 短波自适应网络
短波自适应通信网是指网内自适应电台通过链路质量分析、自动选择呼叫及预置信道扫描,能够自动在预先设置的频率点组中选择最好的频率建立起短波通信,并在通信过程中,不断测试短波信道的传输质量,实时选择最佳工作频率,使短波通信链路始终处在传输条件较好的信道上。相较于传统的短波通信网,自适应通信网主要在以下四个方面有较大改进[4]:(1)通过链路质量分析,短波通信可以避开衰落现象比较严重的信道,选择在通信质量较稳定的信道上工作,可以有效地改善衰落现象;(2)通过自动链路建立功能,系统可以在所有的信道上尝试建立通信链路,找到不在“静区”的信道工作,可以有效地克服“静区”效应;(3)具有“自动信道切换”的功能,当遇到严重干扰时,通信系统做出切换信道的响应,选择条件良好的弱干扰或无干扰信道继续工作,提高了短波通信的抗干扰能力;(4)由于采用了数字信号处理技术,短波自适应通信系统在外接数字调制解调器和相应的终端设备后,可以进行数字、传真和静态图像等非话业务通信,有效拓展了短波通信的业务范围。
由于自适应通信在保证信道质量、占用频率数量、建立通信链路、组网、系统设备的成熟性等综合性能方面优点突出,因此,世界各国都广泛使用。
2.2 短波跳频通信网
自20世纪80年代以来,短波跳频通信技术得到了不断的发展,先后经过了常规跳频、自适应跳频和高速跳频三个阶段。
短波常规跳频通信缺点是跳速低、跳频带宽窄,在分段式扫描干扰或阻塞式干扰的情况下很难正常通信[5]。短波自适应跳频通过将跳频技术与频率自适应功能相结合,避免了“坏频率”的重复出现,传输数据误码率更低,可通率得到提高,若再和宽带跳频结合起来,则可大大提高抗干扰性能,其缺点在于信道搜索时间过长、频率易暴露。短波高速跳频的主要思路是采用相关跳频技术,将待传输信息变换在频点跳变间的相关性上,接收端再由其相关性解调出传输的信息,同时去除了未落在相关频点上的干扰和噪声的影响。其典型设备为美国Lockhead Sandes公司研制的CHESS电台,其跳速为5000跳/S,数据传输速率为4.8~19.2kb/s,误码率为l×10-5,跳频带宽为2.56MHZ,跳频点数512个,跳频最小间隔5KHz。CHESS电台的出现为在短波波段实现高性能的抗干扰加密数字通信提供了有利条件。
目前,随着自适应跳频和高速跳频通信技术的逐渐成熟,短波跳频通信网将成为短波通信网络的重要组成部分。
2.3 短波直接序列扩频通信网
短波直接序列扩频是用宽带扩频码直接对己由基带数字信息调制的载波进行二次调制,产生包含有欲传送信息的宽带扩频信号。直接序列扩频通信将原来集中在信息带宽内的能量分散在带宽宽得多的扩频码序列带宽之内,使能量密度下降成千上万倍甚至低于接收机的噪声,而在通信的接收端,用解扩的方法再将能量集中起来,实现正常的通信[6,7]。
直接序列扩频技术是一种抗干扰、抗截获和抗多径能力强,频谱利用率高的通信技术,在卫星通信、航空系统以及蜂窝移动通信等领域得到了广泛的应用,在短波通信中,也是一项有着广泛应用前景的通信技术。但短波通信主要是靠天波传播,在传播时,对每一条路径的电波射线来说,它要受到自由空间损耗、电离层吸收损耗、地面反射损耗及系统额外损耗,具有“窗口效应”和“多孔性”等特点,其“窗口”带宽约为2MHz。
因为扩频带宽的限制,短波扩频的处理增益受到了限制。在保证必要的数据速率的情况下,无法进一步提高其处理增益,抗干扰的性能也有限,为了进一步提高抗干扰能力,只有降低数据速率或采用数据压缩技术,致使短波直接序列扩频电台的发展步伐不快。
3 展望
短波通信在军事通信中占有重要地位,以C4I为特征的信息化战争,已成为世界各国优先考虑的未来作战模式。短波通信作为C4I系统的重要一环从20世纪90年代起受到高度重视,在很多重要的通信领域获得了广泛的应用。除了美国在大力研究新一代短波通信技术外,其他国家也不甘人后,都在加大对新型短波网络技术的研究力度,短波通信正稳步迈入网络化时代。
摘要：短波通信是现代军事通信中广泛使用的信息传输手段,在通信领域中占有十分重要的地位。介绍了短波通信的基本特点,分析了短波通信的发展及现状,并对其应用前景做出了展望。
关键词：短波通信,网络化
参考文献
[l]胡中豫主编.现代短波通信技术.北京:国防工业出版社,2003.10
[2][美]TolgaM.Duman,[加]AliGhrayeb著,艾渤,唐世刚译,钟章队审校.MIM0通信系统编码.电子工业出版社,2008.9
[3]A.Nosratinia,T.E.Hunter and A.Hedayat.Cooperative Communication in Wireless Networks.IEEECommun.Mag,vol.42,no.10,oct.2004.pp.74～80
[4]冯锡生,田秀占,叶林云.短波通信电路设计.北京:国防工业出版社,1990
[5]沈琪琪,朱德生.短波通信.西安电子科技大学出版社,1990
[6]陈浩.短波通信新技术与新体制.通讯世界,2000(12)
中国文化短波 篇11
投资四亿元人民币的广东惠州市文化艺术中心项目主体工程将于今年七月底完工,八月进行调试,九月二十七日正式开业。中国爱乐乐团届时将应邀到惠州进行开业首演。
该文化艺术中心作为一个高起点、高层次文化综合体,外观造型独具特色,投资总额超过四亿元人民币,总建筑面积四万零二百二十四平方米,总体功能区包括一个一千三百五十九座的歌剧院、一个五百一十九座的多功能厅和一个二百九十座的音乐厅。
◎中欧社会论坛研讨“古城保护”
中欧社会论坛日前在福州举行,二十多名海内外历史文化保护专家探讨人类古城共同面对的问题及保护和发展经验,增进东西方的相互了解,形成对古城保护的共识。
论坛以中国历史文化名街——福州三坊七巷古街区正在进行的保护整治为例,展开探讨。古城为何要进行保护、古城如何立法保护、修护资金由谁筹集、怎样维护古城原居民的利益、修护古城谁最终受益等话题,受到与会专家们的关注。(詹托荣 张羽)
◎客家山歌剧《桃花雨》在京获好评
日前在北京天桥剧场献演的梅州大型客家山歌剧《桃花雨》,以独特的演唱和精彩表演,获得了广大观众的一致好评。
据悉,《桃花雨》是梅州市近年来继名剧《等郎妹》、《山魂》之后,推出的又一大型客家山歌剧,曾于二00八年十一月荣获第十届广东省艺术节剧目一等奖。该剧透过客家山村桃溪村的变迁和曲折的故事,刻画了当代客家人的精神状态和生存状态。目前,该剧被中宣部、文化部确定为献礼中华人民共和国成立六十周年精选剧目。
◎ 民国时期银行存单现身广东梅州
广东梅州市民丘先生近日展示了他保存的两张中华民国时期的定期银行存单。
据了解,丘先生展示的这两张存单保存完好,正面上方是蒋介石头像的印花税票,其下写着“中国银行”,中央内容为“许亚满君 国币贰仟零壹拾叁元贰角陆分 定期五年按週息捌厘半计息于每六个月复利一次至卅四年十一月六日满期后支取本利合计国币叁仟零五拾贰元伍角叁分正”,签字日期为“中华民国二十九年(即一九四0年)十一月六日”。另外一张除了钱额不同外,其他均相同。(杨草原 练海林)
◎ 尘肺病计算机诊断技术在沪问世
“计算机辅助检测在尘肺病动态诊断中的应用”项目日前通过了上海市科委专家组的验收,这标志着中国医学界填补了该项技术的空白。
尘肺病计算机诊断技术耗时一年半成功研发,投入资金近一千万人民币。技术通过对数字化的X光片进行分析,可以对疾病进行动态诊断和病情评估,并提出诊断建议。这将大大提高尘肺病诊断的准确度和速度。该项技术在进一步完善之后,同样可以应用到肺结核、肺癌、心脏病的诊断中。同时,其对SARS等爆发性传染病的防控有着积极的意义。
◎ 首届北京七九八双年展八月开幕
来自拉丁美洲、南美洲等二十多个国家和地区的百余位艺术家今年八月将首次聚集北京七九八艺术区,以行为艺术、声音艺术等解读“社群”。
首届北京七九八双年展将于今年八月十五日至九月十二日在北京七九八艺术区举行,主题为“社群/CONSTELLATIONS”。
短波通信网在应急通信领域的应用 篇12
随着现阶段诸如地震、火灾、冰雪、洪灾和恐怖事件等灾害事件的频发, 政府及其相应的职能机构的工作能力、办事效率不断地经受着考验, 灾害事件给国家经济和地方经济造成了重大损失。因此一旦有灾害发生, 就必须以极快的速度采取补救措施, 补救是否及时、决策是否得当, 重要原因都取决于在灾害发生前后通信措施是否及时, 分析是否准确合理等, 这些因素与人民群众所承受的生命和财产损失情况密切相关。为此, 国内外都在为预防灾害, 以及灾害发生时的实时通信传输而努力。
1 短波通信特点
短波通信不依赖其他有线和无线通信手段都必须具备的网络、传输线路、中继体和建筑等基础运行条件, 属于独立自主通信, 抗毁能力最强。短波通信是实现中、远程无线联络的基本手段。短波一方面通过地波传播实现近距离通信, 另一方面通过电离层反射的天波传播, 实现远距离通信。从点对点直通距离看, 短波是所有无线通信方式中距离最远的一种无线通信手段。
另外, 短波通信系统建设和维护成本低, 无通信费, 建设周期短; 设备简单, 可以根据使用要求进行固定设置, 也可以个人背负或车载安装进行移动通信; 组网灵活; 实时性好; 除了话音之外, 还可以通过配接附属设备实现传送电报、有/无线电话转接、计算机通信和G3 传真等业务。
基于上述优势, 短波通信在国内外历次突发事件中都发挥了不可替代的重要作用, 特别是在救灾初期常常是主要依赖的通信工具, 因此被广泛用于军队、武警、政府各系统、公安安全, 以及地震、林业、 矿业、电信、水利、电力、交通和安监等专业领域。
2 组网建设目标与网络拓朴结构
2. 1 组网建设目标
针对应急通信领域的应用特点, 短波电台网应满足多点交互通信功能, 对上可以及时汇报灾情以及日常运营情况, 对下及时指挥下级单位, 平级单位可以联合作业。最终形成一套完整的通信指挥网络, 满足处置突发事件时可以上传下达, 平时可以进行相关情况通报。
下面以省级应急通信为例, 介绍省级应急通信领域的网络构成。
2. 2 网络拓扑结构
所谓网络拓扑设计是指依据所给定的信息流特性———通信业务量和终端节点的位置, 确定中间节点的位置和网络节点之间连接的方式。最佳的网络拓扑设计是网络经济性的可靠保证, 同时网络拓扑设计也将影响到网络的可靠性、链路的容量及分配、 流量控制及网络延时等主要指标。
针对应急通信领域垂直管理的工作特点, 适合采用树形网络拓扑结构。在这种拓扑结构中, 每个结点与其子结点有连接, 并根据实际需要确定是否与同级其他子结点进行有限连接, 在指挥调度过程中, 通常每个机构听命于一个上级部门, 涉及到同级子节点联合行动时, 一般都由共同的上级单位负责协调, 所以同级子节点直接通信的情况并不是很多, 但是为了提高整个通信网络的抗毁能力, 可以考虑将几个重点子节点进行同级有限连接。树形结构是天然的分级结构, 与其他拓扑网络相比通信线路总长度短, 成本较低, 节点扩充灵活, 寻径方便, 便于管理。
省级应急通信领域短波通信网由省级应急通信部门、市级应急通信部门和县级应急通信部门3 层网络构成。
整个短波通信网能够实现对全省地域的全部覆盖, 必要时还能够与其他职能部门, 以及周边省份的救援单位跨区联络, 实现应急救援指挥无线通信逐级或越级的实时指挥调度。县区台、市台和省台之间在结构层次上形成短波树形拓扑结构通信网络。 根据业务处理的需要, 在同层次上还可组成网形拓扑结构, 这样每个结构节点之间有多条路径可供选择, 具有较高的可靠性, 其网络拓扑结构示意图如图1所示。
3 设备选型情况分析
针对短波通信系统网络的层次构成, 在设备选型上, 从实际需要出发, 以设备功能先进性、稳定性为重, 同时权衡设备的性价比, 在满足系统功能需求的基础上, 达到系统功能先进, 运行稳定、易于操作、 升级维护方便、兼容性好, 性价比高。
3. 1 电台种类选型
短波电台按用途和使用条件, 分为固定式、车载式和便携式电台。固定式电台主要用于战略通信, 通常组成发信集中台和收信集中台, 其功率为数百瓦至数千瓦, 甚至到数十千瓦, 一般使用性能较好的大型天线; 车载式电台用于组成指挥所通信枢纽或作移动通信使用, 其功率为数十瓦至数千瓦, 一般使用鞭形天线和双极天线; 便携式电台主要用于保障战术分队的通信联络, 具有体积小和重量轻等特点, 一般采用鞭形天线, 利用地波进行近距离通信, 功率通常为数瓦至数十瓦。
针对应急通信领域不同级别的特点和功能, 建议采用如下方式配备短波电台设备: 省级应急通信部门建议由125 W或者400 W固定基地站台、125 W动中通车载台以及背负电台组成; 在市级应急通信部门配备125 W固定基地站台和背负台, 实现全市范围的远距离报、话通信能力; 在县应急通信部门配备背负台, 能够实现对全县的覆盖, 必要时可以装到通信车或者指挥车上进行通信。
3. 2 天线种类选型
固定台建议采用全向三线基地宽带天线, 可实现1 500 ~ 2 000 km半径内的语音、报文传输, 对全省的地级市和县实现无缝隙覆盖。全向三线基地宽带天线采用宽带匹配网络和加载技术, 天线具有工作频带宽、电压驻波比小、辐射效率高、免天调等技术特点。全向三线基地宽带天线采用三线偶极结构, 具有性能稳定、抗风能力强、不易损坏等特点。 全向三线基地宽带天线根据不同的应用场景可以采用平拉方式架设或者倒V方式架设, 平拉方式架设适用于固定台的远距离通信, 倒V方式架设适用于固定台的中、近距离全向通信。
固定台除了全向三线基地宽带天线外, 也可使用高增益, 低仰角对数周期天线 ( LP) , 但天线价格昂贵。通信距离较长, 在实践中100 W短波自适应电台配这种天线, 可基本实现北京至昆明, 乌鲁木齐甚至拉萨全天候通信。如果通信质量要求不是太高, 也可使用价格相对便宜的天线如八木天线, 长线天线, 但长线天线需用天调。距离在600 km以内时采用水平双极天线可取得较好效果, 但水平双极天线占地较大, 中心站电台较多不适合布天线阵。
车载式和背负式短波电台根据电台的不同功能配备不同的电台天线, 通常配置为车载鞭天线和便携天线杆等。
3. 3 其他考虑因素
车载式和背负式短波电台建议选用具有双天线插口、能够实现一机多用 ( 可用于基地、车载、背负等多种方式) 的数字化背负电台, 便于系统改造升级和节约以后的建设经费。在日常情况下配备双极或三线天线作为基地电台使用, 与上级单位保持畅通; 在紧急情况下可去掉基地天线接头, 移至应急车或者通信车上配合车载天线作为车载电台赶赴现场并在行进中与上级单位保持畅通; 当车载鞭状天线处于短波近距离通信盲区无法与指挥中心通信时, 可利用电台的双天线插口临时架设简易固定天线实现无盲区通信; 当道路中断, 车辆无法继续前进, 取下车载电台转作背负电台徒步到达救灾现场, 即可在徒步行进中与上级单位保持畅通, 也可在到达现场后临时架设简易天线作为现场通信中心 ( 作为现场指挥部的现场通信保障手段) 与上级单位保持畅通, 将前端实时情况传回指挥中心, 指挥中心给予相应的指挥调度, 最大限度地保证人民生命财产安全。
4 多网系融合设备的配备
为了解决短波通信网与其他通信的融合问题, 同时提高整个短波通信网络的可靠性, 必要时可以配备多网系融合设备, 通过该设备可以将短波无线通信和有线通信、卫星通信及超短波通信等通信手段进行融合, 通过其他制式的承载网络, 实现对短波系统的延伸和扩展, 从而可以大幅度提高通信效率。 多网系融合系统通信示意图如图2 所示。
5 网络遥控设备的配备
由于短波电台发射时有较强的辐射, 严重时会对周围的人员和设备形成伤害, 为了避免该情况的发生, 必要时可配备网络遥控设备, 如图3 所示。通过该设备可以实现将短波电台及天线架设在远离指挥中心的地方, 网络遥控转换设备与短波电台相连, 同时通过通信传输光缆将控制信号和音频信号传输到指挥中心, 操作人员可以在指挥中心对短波电台进行遥控操作, 从而可以增加人员的安全性。
6 短波通信网人员配备
针对目前应急通信部门工作人员的现状, 需要配备短波通信网系统日常维护和操作人员, 短波通信由于需要较高的操作和维护经验, 只有专门从事该领域的工程师, 才能够对系统较了解, 鉴于这种情况, 需要对整个通信网进行定期的维护和定期演习, 使得操作人员对系统更加熟悉, 经过长期的经验积累, 才能够掌握短波通信领域的相关知识。
7 结束语
本文重点以省级应急通信部门为例, 介绍了短波通信的网络结构和构成要素, 这些方面同样适合于国家级、市级、县级的短波通信网的建设, 目前短波通信设备种类很多, 技术成熟, 价格相对经济、安装方便、反应迅速等特点, 是应急通信的必备设备。
应急通信部门作为突发事件的主要指挥和协调单位, 如何在突发事件的事前预防、事发应对、事中处置和善后管理过程中, 保障通信链路的畅通, 已经是一个迫切需要解决的问题。
短波通信网的组建, 作为应急突发事件的最后通信手段, 可以有效地提高突发事件的处置效率, 为尽量减少人民群众的生命和财产损失提供技术保证。
参考文献
[1]张维平.政府应急管理--一案三制创新研究[M].合肥:安徽大学出版社, 2010.
[2]沈琪琪, 朱德生.短波通信[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.
[3]吕笛, 秦仁军, 严有光.短波双极天线应用方法研究[J].无线电通信技术, 2011, 37 (2) :35-38.
[4]陈建国, 张永静.通信网络拓扑抗毁性评估算法研究[J].无线电通信技术, 2006, 32 (1) :6-8.
[5]卜格鸿, 刘力天, 赵洪利.短波星型网组网协议设计及实现[J].指挥技术学院学报, 2001, 12 (4) :15-18.
[6]杨清海.软件无线电的功能实现[D].西安:西安电子科技大学, 2001:27-35.
[7]刘传铭, 王玲.政府应急管理组织绩效评测模型研究[J].哈尔滨工业大学学报 (社会科学版) , 2006 (1) :64-68.
[8]牛冲槐, 任朝江, 白建新.突发性公共事件中政府应急能力的测定[J].太原理工大学学报, 2003 (12) :21-25.