现代短波通信技术

时间：2021-01-29 09:46:38 通信工程毕业论文我要投稿

现代短波通信技术

　　现代短波通信技术

　　摘要：本文介绍了无线电短波通信的基本特点，研究了无线电短波通信的发展现状，探讨了无线电短波通信的发展方向。

　　关键词：短波通信短波技术

　　短波是指波长在100m～10m，频率为3MHz～30MIIz的电磁波，利用短波进行的无线电通信称为短波通信，又称为高频通信。

　　短波通信是世界各国中、远程通信的主要手段，被广泛应用于军事、外交、气象、商业等部门，用以传送电报、电话、图像、语音广播等信息。

　　尽管卫星通信出现以后某些短波通信业务被其取代，但是由于无线短波通信设备的抗毁性，无线短波通信在战争期间特别是在中远程军事通信中，仍占有极其重要的地位，所以无线短波通信将与卫星通信长期并存发展。

　　一、短波通信的特点

　　短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。

　　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以下特点：

　　(1)不需要建立中继站即可实现远距离通信。

　　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。

　　(2)短波通信设备简单、易隐蔽、建设和维护费用低，破坏后容易恢复。

　　(3)可使用的频段窄，通信容量小。

　　按照国际规定，每个短波电台占用3.7MHz的频率宽度，而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。

　　(4)短波的天波信道是变参信道，信号传输稳定性差，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。

　　二、短波通信的现状

　　(一)现代短波信道技术

　　现代短波信道技术主要分为两大类：

　　一类是针对短波变参信道的特点，为了克服短波空间信道的不稳定性对通信质量的影响，提高短波通信，特别是短波数据通信的可靠性和有效性而发展起来的，称之为信道自适应技术。

　　这一类技术以短波实时选频与频率自适应技术为主体，使短波通信系统能实时地或近实时地选用最佳工作频率，以适应电离层的种种变化同时起克服多径衰落影响和回避邻近电台干扰及其他干扰的作用。

　　这方面技术对于提高短波通信的可靠性与有效性具有关键意义。

　　另一类是针对短波通信存在的保密性不强、抗干扰能力差的.弱点，以及电磁斗争的特点和规律，为了提高短波通信在电子战环境中的生存能力，以及抗测向、抗侦察、抗截获、抗干扰等防御能力而发展起来的，称之为短波通信电子防御技术。

　　这一类技术以短波扩频通信技术为主体，包括短波跳频和自适应跳频技术，以及短波直接序列扩频技术等。

　　短波跳频通信是在收发双方约定的情况下，不断地改变工作频率而进行的通信。

　　由于工作频率受伪随机码的控制，因此跳频通信具有很强的抗截获、抗截听及抗干扰能力。

　　短波自适应跳频通信是在短波跳频通信基础上发展起来的。

　　由于构建两地间的短波通信，受电离层信道和电磁干扰的影响，并不是任意一组频率都能够建立起通信链路实现通信的。

　　短波自适应跳频通信把频率自适应技术与跳频技术结合起来，通过频率自适应功能选出可通的“好频率”作为跳频频率表，从而避免了盲目性，提高了可通率。

　　与常规跳频通信体制相比，自适应跳频体制的抗干扰性能大大增强。

　　(二)现代短波通信终端技术

　　在通信系统中，狭义地讲，通信终端是指信息发送和接收的硬件设备，包括电传机、电键、电子键、送受话器等。

　　广义地讲，通信终端作为人们享用通信业务的直接工具，承担着为用户提供良好的界面，完成所需业务功能和接入通信网等多方面任务。

　　调制解调器是数据通信业务中最为常用的终端设备之一。

　　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。

　　调制解调器是实现短波数据通信的关键部件，按调制方式分为多音并行和单音串行两种体制。

　　多音并行体制，是在话音通带内，把高速串行信道分裂成多个低速并行信道，以若干个副载波在基带有效带宽内并行传输信息，接收机输出的多路数据信息，分路后分别进行数据解调，得到多路低速数据，经过重新组合恢复成高速数据流。

　　单音串行体制，是在一个话路带宽内，串行发送高速数据信号，发送端采用SPSK调制，接收端采用高效自适应均衡，序列检测和信道估值综合技术，消除了多径传播和信道畸变引起的码间串扰。

　　三、短波通信技术的发展趋势

　　随着人类社会向信息化的不断演进，短波通信技术近年来取得一系列的突破与进展，其发展趋势主要体现在以下几个方面：

　　(一)短波自适应数字通信技术

　　短波信道由于受到自然环境、时间等外界因素影响较大，因此要保障通信的正常进行，就必须根据情况及时调整系统结构和参数。

　　未来的短波自适应技术除了包含现阶段的频率自适应技术外，应该是全方位发展的，包括以下几个方面：

　　1、自适应选频和信道技术

　　现阶段的通信领域中，自适应选频和信道技术紧密相连，这样会形成选频质量低的情况。

　　今后应将专用选频系统应用到通信系统中，逐步提高通信质量。

　　2、传输速率自适应技术

　　这一技术可在固有工作频率下得到最大数据吞吐量，系统调制方法和信道条件紧密结合，达到高效率传输。

　　3、自适应信道均衡技术

　　这一技术可以有效排除信道传输中出现的多普勒频移、多径效应等情况，避免码间干扰。

　　(二)高速调制解调技术

　　现阶段窄带短波电台的调制解调器包括串行和并行两种。

　　串行体制对均衡要求很高，其信息主要通过单载波调制发送;这种情况下出现了一种新型的调制方法，即正交频分复用调制法，也叫OFDM，其主要有以下优势。

　　1、抗频率选择性衰落

　　OFDM系统可以通过缩小ISI来减少接收机内均衡的复杂性，这主要得益于通过串并转换高速流数据带来的子载波上数据符号持续长度的增加。

　　此外，如果没有均衡器，OFDM系统也可以插入前缀来降低甚至消除ISI的影响。

　　2、频谱利用率高

　　OFDM系统可以实现频谱资源利用的最大化。

　　这主要是因为与频分复用系统相比，OFDM 系统内各子载波之间信道频谱可以实现重叠，存在正交性。

　　3、实现简单

　　OFDM 系统主要是通过IDFT/DFT来实现的，即使该系统内子载波数量很多，也能比较轻松地实现。

　　(三)抗干扰技术

　　近年来，随着干扰手段的发展，抗干扰技术也应向综合智能方向发展，主要发展方向有以下几种：

　　1、信号处理

　　就自适应调频而言，其在常规基础上加了链路质量分析，这样就可以确定被串扰的频点，对其筛选后选择无干扰的频点进行通信。

　　2、空间处理

　　就自适应天线凋零技术而言，在接收端受到干扰时会自动调节天线方向图零点，这样就会大大提高信干比。

　　3、时间处理

　　如猝发传输技术，在完成信息收集后，在一瞬间将这些信息以高于正常情况1 00倍的速率进行传输。

　　4、组网技术

　　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然趋势，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。

　　因此短波通信必然会被应用到更广泛的领域中去，甚至要求其成为英特网的一部分，但是由于传统的短波通信特点的局限，短波通信已无法适应数字化时代的需求。

　　在这一大环境下，第三代短波通信网络在美国军用标准的基础上开始发展起来，但是全网内各短波通信电台之间依然存在选频及频率利用等问题。

　　四、结束语

　　由于短波通信在军事通信领域得天独厚的优势，即便是移动通信和互联网如此发达的今天，世界各国仍没有停止对短波新技术的研究。

　　随着研究的不断深入，越来越多的高科技手段被应用到信息领域，短波通信必将以崭新的面貌在通信领域发挥越来越重要的作用。

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