短波通信發(fā)展現(xiàn)狀與前景探析

李晉

摘 要 短波通信在軍事通信領(lǐng)域具有其他通信手段無法替代的地位。本文簡(jiǎn)要分析了短波通信發(fā)展需求和發(fā)展趨勢(shì)，介紹了短波通信的新技術(shù)。

關(guān)鍵詞 短波通信 發(fā)展需求 短波通信新技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

短波通信又稱高頻（HF）通信，使用頻率范圍為3 MHz～30 MHz，主要利用天波經(jīng)電離層反射后，無需建立中繼站即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。短波通信在通信領(lǐng)域具有其他通信手段無法替代的地位。盡管當(dāng)前新型無線電通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，短波這一古老和傳統(tǒng)的通信方式仍然受到全世界普遍重視，不僅沒有被淘汰，仍在快速發(fā)展。簡(jiǎn)單來說原因有：一是軍事、戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的應(yīng)用和災(zāi)害時(shí)期的應(yīng)用，無可替代；二是在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，主要依靠短波；三是成本低，易架設(shè)，靈活機(jī)動(dòng)。

近年來，短波通信技術(shù)也在不停地飛速發(fā)展?，F(xiàn)代化的短波設(shè)備改造，使之更加先進(jìn)和有效，更能滿足人類工作的需要，這無疑是非常有意義的。

一、短波通信的發(fā)展需求

現(xiàn)代通信的特點(diǎn)是高度信息化。信息化對(duì)通信系統(tǒng)提出了越來越高的要求。新型短波通信設(shè)備總的發(fā)展趨勢(shì)是集成化、數(shù)字化、一體化與網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)據(jù)和圖像將發(fā)展成為未來通信的主要業(yè)務(wù)。無線電通信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展、電磁環(huán)境將進(jìn)一步惡化，作為無線電通信重要手段之一的短波通信，應(yīng)當(dāng)針對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：

1.可靠通信。由于電離層反射、多徑衰落、傳播損耗、可用頻率范圍、電離層不規(guī)則性、電離層騷動(dòng)、電離層傾斜、波導(dǎo)傳播和散射傳播等方面隨機(jī)特性的存在，盡可能地提高短波的通信質(zhì)量。

2.大容量/高速通信。傳統(tǒng)短波通信難以崛起的一個(gè)重要原因，就是短波信道容量小，其電報(bào)速率很低（不超過200波特b/s）。圖片與圖像成為了現(xiàn)今通信的主流，為了適應(yīng)未來短波通信的需求，應(yīng)增加通信的數(shù)據(jù)容量和傳輸速率。

3.抗干擾通信。由于短波通信保密（或隱蔽）性不強(qiáng)，抗干擾能力差，以及現(xiàn)代電磁環(huán)境的特點(diǎn)和規(guī)律，短波通信應(yīng)該具有一定的抗干擾能力。

二、短波通信的新技術(shù)

1.實(shí)時(shí)選頻與自適應(yīng)技術(shù)。實(shí)時(shí)選頻采用實(shí)時(shí)信道評(píng)估技術(shù)，探測(cè)電離層傳輸和噪聲干擾情況，即實(shí)時(shí)發(fā)射探測(cè)信號(hào)。根據(jù)接收端對(duì)收到的探測(cè)信號(hào)處理結(jié)果進(jìn)行信道評(píng)估，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇最佳工作頻率，實(shí)時(shí)選頻系統(tǒng)目前有兩類：（1）自適應(yīng)頻率管理系統(tǒng)；（2）頻率自適應(yīng)系統(tǒng)。

自適應(yīng)技術(shù)指實(shí)時(shí)或頻繁地利用各種探測(cè)技術(shù)，根據(jù)探測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，達(dá)到最佳通信效果。短波自適應(yīng)性通信的核心是自動(dòng)選擇最佳的工作頻率，自動(dòng)選用無線電信道和自適應(yīng)性數(shù)據(jù)傳輸。在嚴(yán)重干擾的條件下最大限度地降低誤碼率。

2.窄帶高新能調(diào)制解調(diào)。短波窄帶高速數(shù)傳，按調(diào)制方式分為多音并行和單音串行兩種體制。（1）多音并行體制：在話音通帶內(nèi)，把高速串行信道分裂成多個(gè)低速并行信道，以若干個(gè)副載波在基帶有效帶寬內(nèi)并行傳輸信息，接收機(jī)輸出的多路數(shù)據(jù)信息，分路后分別進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，得到多路低速數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)過重新組合回復(fù)稱高速數(shù)據(jù)流。目前最高數(shù)據(jù)傳輸速率2.4 kb/s。（2）單音串行體制：在一個(gè)話路貸款內(nèi)，串行發(fā)送高速數(shù)據(jù)信號(hào)。發(fā)送端采用8 PSK調(diào)制，接收端采用高效自適應(yīng)均衡、序列檢測(cè)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問制串?dāng)_，串行制不存在功率分散問題，在相同傳輸速率下，誤碼率比并行制改善1～2數(shù)量級(jí)，大大提高了傳輸質(zhì)量，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)9.6 kb/s。

3.差錯(cuò)控制技術(shù)。短波信道中，隨機(jī)噪聲會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)差錯(cuò)、衰落、脈沖干擾會(huì)導(dǎo)致突發(fā)差錯(cuò)，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)通信。短波通信常用的兩種差錯(cuò)控制技術(shù)：（1）自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）：接收端檢錯(cuò)，通知發(fā)送端重發(fā)錯(cuò)誤信息，也叫反饋糾錯(cuò)，對(duì)隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)都有良好的效果，缺點(diǎn)是頻繁重發(fā)，信號(hào)時(shí)延增大；（2）正向糾錯(cuò)（FEC）：利用糾錯(cuò)碼，接收端自動(dòng)糾錯(cuò)，需要大量冗余碼，但不需要反饋信道，造價(jià)較高。

三、未來短波通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.由單一自適應(yīng)技術(shù)向全自適應(yīng)技術(shù)方向發(fā)展。傳統(tǒng)意義上的自適應(yīng)主要是指頻率自適應(yīng)，是以實(shí)時(shí)信道估值為基礎(chǔ)，采用自動(dòng)鏈路建立和鏈路質(zhì)量分析技術(shù)，因此也稱之為實(shí)時(shí)選頻技術(shù)。在未來信息時(shí)代，數(shù)據(jù)通信將成為主要的通信方式，但是單一的頻率自適應(yīng)還無法滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的要求，由于短波通信中各種新技術(shù)的出現(xiàn)，特別是分組交換和各種自適應(yīng)短波通信技術(shù)的發(fā)展，為短波數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)，頻率自適應(yīng)技術(shù)可與其他自適應(yīng)功能綜合構(gòu)成全自適應(yīng)短波通信系統(tǒng)。未來通信的需求促進(jìn)了短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)正在向全自適應(yīng)技術(shù)的方向發(fā)展。

2.短波抗干擾技術(shù)體制正逐步實(shí)現(xiàn)由窄帶低速數(shù)據(jù)通信技術(shù)向?qū)拵Ц咚贁?shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展。絕大多數(shù)短波跳頻電臺(tái)都是傳輸模擬話音的模擬跳頻電臺(tái)，此類短波跳頻電臺(tái)在技術(shù)上存在話音質(zhì)量差、通信距離短、跳速低（通常為幾十跳）等問題，而且?guī)缀醵际钦瓗l。為提高抗干擾能力，一方面必須提高跳頻速率；另一方面可以增加信號(hào)帶寬，使信號(hào)淹沒于噪聲之中。通常采取糾錯(cuò)、交織、加密等措施，但與此同時(shí)，又會(huì)使信息的有效傳輸速率降低。為了提高信息的有效傳輸速率，也必須增加頻率和信道帶寬。也就是說高速、寬帶已成為短波通信增強(qiáng)抗干擾能力的焦點(diǎn)。

3.短波通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向第三代全自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。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(shì)，系統(tǒng)兼容、網(wǎng)絡(luò)互通，以及高可靠性、有效性、強(qiáng)抗毀性，成了通信系統(tǒng)建設(shè)的基本要求。為增強(qiáng)短波通信系統(tǒng)與設(shè)備的自動(dòng)化、智能化，以及綜合業(yè)務(wù)能力，短波通信正經(jīng)歷由第二代通信設(shè)備向第三代通信設(shè)備的過渡。第三代短波通信的主要技術(shù)特征是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，其主體或關(guān)鍵技術(shù)包括：第三代自動(dòng)鏈路建立技術(shù)（3G-ALE）、新型高速短波跳頻技術(shù)，以及短波組網(wǎng)通信技術(shù)等。隨著對(duì)短波通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)容量、傳輸速度、抗干擾能力要求的不斷提高，世界各國(guó)進(jìn)入了第三代數(shù)字化短波通信系統(tǒng)網(wǎng)的研究階段。這種短波通信網(wǎng)是一種遠(yuǎn)程綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)，它能作為各級(jí)指揮系統(tǒng)的重要手段，可將TCP/IP網(wǎng)絡(luò)和程控電話網(wǎng)拓展到邊遠(yuǎn)地區(qū)的縱深，使各移動(dòng)平臺(tái)上的綜合業(yè)務(wù)通過短波信道安全無縫的接入各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)、電話網(wǎng)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。

四、結(jié)束語

由于短波通信在軍事通信領(lǐng)域占有的特殊性，即便是移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達(dá)的今天，世界發(fā)達(dá)國(guó)家始終沒有停止對(duì)短波通信技術(shù)的研究，在短波通信領(lǐng)域仍不斷取得重大技術(shù)突破，推動(dòng)著短波通信技術(shù)的發(fā)展。如今，短波通信已經(jīng)伴隨著我們進(jìn)入了信息時(shí)代，隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們研究的深入，短波通信飛速發(fā)展的明天必將加入國(guó)際先進(jìn)通信領(lǐng)域。