現代短波通信技術
現代短波通信技術
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展現狀，探討了無線電短波通信的發展方向。
關鍵詞：短波通信 短波技術
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、商業等部門，用以傳送電報、電話、圖像、語音廣播等信息。
盡管衛星通信出現以后某些短波通信業務被其取代，但是由于無線短波通信設備的抗毀性，無線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，所以無線短波通信將與衛星通信長期并存發展。
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，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，衰落現象更為嚴重。
二、短波通信的現狀
(一)現代短波信道技術
現代短波信道技術主要分為兩大類：
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定性對通信質量的影響，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展起來的，稱之為信道自適應技術。
這一類技術以短波實時選頻與頻率自適應技術為主體，使短波通信系統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。
這方面技術對于提高短波通信的可靠性與有效性具有關鍵意義。
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律，為了提高短波通信在電子戰環境中的生存能力，以及抗測向、抗偵察、抗截獲、抗干擾等防御能力而發展起來的，稱之為短波通信電子防御技術。
這一類技術以短波擴頻通信技術為主體，包括短波跳頻和自適應跳頻技術，以及短波直接序列擴頻技術等。
短波跳頻通信是在收發雙方約定的情況下，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上發展起來的。
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現通信的。
短波自適應跳頻通信把頻率自適應技術與跳頻技術結合起來，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
在通信系統中，狹義地講，通信終端是指信息發送和接收的硬件設備，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務的直接工具，承擔著為用戶提供良好的界面，完成所需業務功能和接入通信網等多方面任務。
調制解調器是數據通信業務中最為常用的終端設備之一。
現代短波通信終端技術，主要是針對短波通信存在著嚴重的電磁干擾的特點，為了滿足人們對數據業務，特別是高速數據業務的需求，圍繞著提高數據傳輸的可靠性和數據傳輸速率而發展起來的。
調制解調器是實現短波數據通信的關鍵部件，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，是在話音通帶內，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并行傳輸信息，接收機輸出的多路數據信息，分路后分別進行數據解調，得到多路低速數據，經過重新組合恢復成高速數據流。
單音串行體制，是在一個話路帶寬內，串行發送高速數據信號，發送端采用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，消除了多徑傳播和信道畸變引起的碼間串擾。
三、短波通信技術的發展趨勢
隨著人類社會向信息化的不斷演進，短波通信技術近年來取得一系列的突破與進展，其發展趨勢主要體現在以下幾個方面：
(一)短波自適應數字通信技術
短波信道由于受到自然環境、時間等外界因素影響較大，因此要保障通信的正常進行，就必須根據情況及時調整系統結構和參數。
未來的短波自適應技術除了包含現階段的頻率自適應技術外，應該是全方位發展的，包括以下幾個方面：
1、自適應選頻和信道技術
現階段的通信領域中，自適應選頻和信道技術緊密相連，這樣會形成選頻質量低的情況。
今后應將專用選頻系統應用到通信系統中，逐步提高通信質量。
2、傳輸速率自適應技術
這一技術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
這一技術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
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，其信息主要通過單載波調制發送;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，其主要有以下優勢。
1、抗頻率選擇性衰落
OFDM系統可以通過縮小ISI來減少接收機內均衡的復雜性，這主要得益于通過串并轉換高速流數據帶來的子載波上數據符號持續長度的增加。
此外，如果沒有均衡器，OFDM系統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系統可以實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現重疊，存在正交性。
3、實現簡單
OFDM 系統主要是通過IDFT/DFT來實現的，即使該系統內子載波數量很多，也能比較輕松地實現。
(三)抗干擾技術
近年來，隨著干擾手段的發展，抗干擾技術也應向綜合智能方向發展，主要發展方向有以下幾種：
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而言，在接收端受到干擾時會自動調節天線方向圖零點，這樣就會大大提高信干比。
3、時間處理
如猝發傳輸技術，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、組網技術
通信數字化、通信系統網絡化、通信業務綜合化是短波通信發展的必然趨勢，系統兼容、網絡互通，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被應用到更廣泛的領域中去，甚至要求其成為英特網的一部分，但是由于傳統的短波通信特點的局限，短波通信已無法適應數字化時代的需求。
在這一大環境下，第三代短波通信網絡在美國軍用標準的基礎上開始發展起來，但是全網內各短波通信電臺之間依然存在選頻及頻率利用等問題。
四、結束語
由于短波通信在軍事通信領域得天獨厚的優勢，即便是移動通信和互聯網如此發達的今天，世界各國仍沒有停止對短波新技術的研究。
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域，短波通信必將以嶄新的面貌在通信領域發揮越來越重要的作用。
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