無線電短波通信的新技術(shù)新方向

楊少華 鄧湘平

（92665部隊(duì)，湖南張家界 427200）

無線電短波通信的新技術(shù)新方向

楊少華 鄧湘平

（92665部隊(duì)，湖南張家界 427200）

無線電短波通信由于具有通信距離較長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)工程架設(shè)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而得到人們的廣泛應(yīng)用，隨著無線電通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展，海戰(zhàn)場(chǎng)的通信電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，各國艦船上各類先進(jìn)的電子設(shè)備不斷增多，了解和探討無線電短波通信的新技術(shù)新方向變的更加迫切，對(duì)提高艦船無線電技術(shù)水平與戰(zhàn)斗力有著重要的的作用。

無線電 短波通信 技術(shù) 方向

1 無線電短波通信概述

短波是指頻率在3MHz～30MHz的電磁波，實(shí)際中無線電短波通信使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。短波頻段的電波傳播有兩種形式：天波傳播和地波傳播，由于地波傳播中對(duì)于高頻信號(hào)的衰落隨著頻率的升高而劇增，故無線電短波通信中主要以天波傳播為主，地波一般只應(yīng)用于近距離通信，其工作頻率一般選在3MHz～5MHz之間。地波傳播信道參數(shù)基本不隨時(shí)間變化，一般可視為恒參信道。天波傳播方式主要依靠電離層的反射來實(shí)現(xiàn)，它的傳播損耗比地波小得多，可用于遠(yuǎn)距離通信，其距離可達(dá)上千公里，但此時(shí)信道受電離層變化和多徑傳播的嚴(yán)重影響而變得很不穩(wěn)定，其信道參數(shù)隨時(shí)間產(chǎn)生隨機(jī)變化，故稱為變參信道。在后續(xù)文中提及的短波信道在未加特別聲明時(shí)均指天波傳輸信道。

2 無線電短波通信的新技術(shù)分析

2.1 新技術(shù)特點(diǎn)

近年來，短波通信技術(shù)的發(fā)展在世界范圍內(nèi)獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步，出現(xiàn)了很多新電臺(tái)、新裝備和新技術(shù)。其主要特點(diǎn)有：

（1）短波電臺(tái)。短波電臺(tái)體積變得越來越小，功能日漸強(qiáng)大，性能不斷升級(jí)，兼容性越來越好。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展是短波電臺(tái)的一大趨勢(shì)。

（2）短波天線。無線電短波天線以寬帶、全面、突破“盲區(qū)”、高受益方向?yàn)榘l(fā)展趨勢(shì)。體積變小了，效率邊高了。現(xiàn)在社會(huì)已經(jīng)退出了多款新型基站天線和車載天線。

（3）噪聲消除。在降低噪音方面應(yīng)用了多種靜噪、消噪方法，應(yīng)用最多的是美SGC 公司研發(fā)的ADSP2 單端消噪器，可以連接在多種無線電臺(tái)的接收音頻放大電路中還可以制成消噪揚(yáng)聲器，靜除信息道路中的背景噪聲，提高短波電臺(tái)的接收質(zhì)量，趨向超短波電臺(tái)的收聽水平。科技不斷發(fā)展人們對(duì)短波通信的加深研究，還有對(duì)某些新技術(shù)的不斷優(yōu)化，未來無線電的應(yīng)用中，短波通信可以自信的呈現(xiàn)在世人面前是一番嶄新景象。

2.2 新技術(shù)

（1）跳頻通信技術(shù)。要達(dá)到通信的抗干擾性能提高的目的，此技術(shù)被廣泛采用跳頻通信含義是通信兩端的載波頻率參照設(shè)置的偽隨機(jī)碼同步跟新，該技術(shù)的應(yīng)用可以高效的抗干擾和降低信息被攔截的機(jī)率。對(duì)于應(yīng)用視距傳播方法的超短波電臺(tái)來說，傳播信號(hào)道路的穩(wěn)定性使得寬頻段或全頻段跳頻實(shí)現(xiàn)了可能性，無線電寬帶技術(shù)已經(jīng)成為了超短波通信發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)之一。此外，在信息對(duì)抗中要達(dá)到有效的對(duì)抗效果的目的，設(shè)計(jì)電臺(tái)的時(shí)候可以采取折中的方法，獲得最好的系統(tǒng)性能，比如采用加大發(fā)射功率，增高反應(yīng)速度，加寬信號(hào)帶寬的方式來加強(qiáng)跳頻對(duì)抗的能力。擁有全頻段、高跳速等性能于一體的跳頻電臺(tái)是將來抗干擾對(duì)抗通信中的主要發(fā)展方向。

（2）擴(kuò)頻通信技術(shù)。所謂擴(kuò)頻通訊指的是拓展頻譜通訊，它是將傳輸信息的頻譜用擴(kuò)頻函數(shù)拓展成寬頻信號(hào)，接納端收到信號(hào)后利用相應(yīng)手法將頻譜復(fù)原，然后獲取信息的一種通訊方法，這種通訊方法將信息以低密度譜的形式躲藏于噪聲電平中，使敵方難以發(fā)現(xiàn)信號(hào)，到達(dá)干擾擾的意圖，在擴(kuò)頻通訊中重要的是選好擴(kuò)頻方法，常用的有混合擴(kuò)頻方法和混沌直接序列擴(kuò)頻（Ds/ss）方法，混合擴(kuò)頻方法能有用對(duì)立單頻、寬帶、遠(yuǎn)近及中繼轉(zhuǎn)發(fā)攪擾，混沌直接序列擴(kuò)頻（Ds/ss）方法在堅(jiān)持系統(tǒng)誤差功能不變的一起，能反抗傳統(tǒng)的用來檢測(cè)二進(jìn)制Ds/ss信號(hào)的解擴(kuò)方法，添加截獲的艱難，然后保證傳輸信息的安全。

（3）自適應(yīng)通信技術(shù)。在較短的時(shí)間建立聯(lián)絡(luò)是對(duì)通信的起碼要求，自適應(yīng)通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可使超短波電臺(tái)具有自適應(yīng)能力，以保證在不斷變化的環(huán)境中能有效、快速、可靠地進(jìn)行通信，自適應(yīng)技術(shù)主要包括兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，即自動(dòng)信道檢測(cè)和自動(dòng)頻率選擇該系統(tǒng)可對(duì)預(yù)置信道進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)選擇最佳工作頻率，避開外界干擾，增強(qiáng)抗干擾能力及自動(dòng)接通和恢復(fù)中斷線路，自適應(yīng)技術(shù)可根據(jù)信道質(zhì)量的優(yōu)劣選擇可靠的傳輸速率，還可以自動(dòng)改變調(diào)制方式和編碼糾錯(cuò)方式以降低誤碼率，自動(dòng)調(diào)整輸出功率以提高發(fā)射效率等。

（4）通信反對(duì)抗技術(shù)。微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器在通信設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，植入病毒程序成為了一種全新的通訊干擾技術(shù)。因?yàn)椴《境绦蚩梢越?jīng)過無保護(hù)通訊，進(jìn)而直接進(jìn)入指揮控制中心，故而發(fā)達(dá)國家尤其是美國正在積極研發(fā)潛藏式自動(dòng)攻擊程序的配備。此外，超短波電臺(tái)選用零位天線調(diào)整器作為輔佐的天線對(duì)抗辦法，選用多副接納天線，自動(dòng)識(shí)別傳輸信號(hào)和攪擾信號(hào)，以進(jìn)步抗攪擾功能。

3 無線電短波通訊技術(shù)未來發(fā)展方向

隨著無線電短波通信的發(fā)展，其在技術(shù)上已經(jīng)取得了一系列的進(jìn)展，主要有以下幾個(gè)方面的發(fā)展展趨勢(shì)。

3.1 向高速寬帶方向發(fā)展

未來的無線電短波通信將會(huì)由原來的低頻、定頻通信方式、變換為跳頻與擴(kuò)頻、高低速跳頻、再帶與寬帶結(jié)合的綜合通信方式。因此可以看出未來無線電短波通信技術(shù)主要向以下幾種模式轉(zhuǎn)變：

（1）高速差分跳頻電臺(tái)。差分跳頻是最近一段時(shí)間出現(xiàn)的一種與以往的跳頻技術(shù)根本不同的無線電短波通信技術(shù)。在差分跳頻中跳頻序列不再受偽隨機(jī)碼序列的控制，而是由數(shù)據(jù)序列依靠頻率的轉(zhuǎn)移函數(shù)映射后得到的。依靠頻率去轉(zhuǎn)移函數(shù)，然后將糾錯(cuò)編碼、信息調(diào)制和跳頻三者有機(jī)結(jié)合，最終形成了高速差分跳頻電臺(tái)。而在接收端，拆分跳頻電臺(tái)主要是依靠對(duì)幾條信號(hào)進(jìn)行的聯(lián)合檢測(cè)，最終達(dá)到差分跳頻序列，然后再對(duì)頻率序列進(jìn)行譯碼，解調(diào)出數(shù)據(jù)信息。差分跳頻技術(shù)不僅能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩乙蔡岣吡讼到y(tǒng)的抗衰落能力和抗干擾能力。

（2）直接序列的擴(kuò)頻電臺(tái)。 主要是借助偽噪聲序列對(duì)所發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更改，將對(duì)系統(tǒng)寬帶進(jìn)行擴(kuò)展，讓短波信號(hào)淹沒在噪聲之中。從而達(dá)到抗多徑、抗窄帶干擾的能力。

（3）自適應(yīng)短波跳頻電臺(tái)。是指自適應(yīng)短波調(diào)頻電臺(tái)通過將跳頻技術(shù)與頻率自適應(yīng)技術(shù)與結(jié)合起來，依靠頻率自適應(yīng)能力決出可通的、較好的頻率作為跳頻頻率表，因而避免了調(diào)頻的盲目性，提高了電臺(tái)的可通率。所以，與一般的跳頻相比，自適應(yīng)跳頻電臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸率、跳速、寬帶都有較大的提高，干擾能力也逐步增強(qiáng)。

3.2 向抗干擾方向發(fā)展

之前的很多短波跳頻電臺(tái)都屬于模擬跳頻電臺(tái)，一般短波跳頻電臺(tái)具有通話質(zhì)量差、通信距離短以及跳速效率低等缺陷。，并且大部分都是窄帶跳頻。所以，針對(duì)無線電短波通信存在的問題，形成了無線電短波通信的電子防御技術(shù)。這類技術(shù)主要通過擴(kuò)展短波頻譜來實(shí)現(xiàn)，主要包括直接序列擴(kuò)頻、自適應(yīng)跳頻以及短波跳頻等技術(shù)。

3.3 軟件化的未來發(fā)展方向

無線電短波通信方式的數(shù)字化主要包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，尤其是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，二是語音數(shù)字通信。無線電短波通信方式的數(shù)字化，就是以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和誤碼率較低的話音編碼技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)無線電短波通信向數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)化。現(xiàn)階段微電子技術(shù)發(fā)展迅猛，為大規(guī)模集成電路以及微處理機(jī)在無線電短波通信中的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件，為此通訊設(shè)備的也逐漸向高集成、通用化和小型化趨勢(shì)發(fā)展。目前無線電短波通信逐漸應(yīng)用在電子對(duì)抗、自適應(yīng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等諸多方面。

3.4 向網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展

傳統(tǒng)的無線電短波通信業(yè)務(wù)已經(jīng)不能適應(yīng)數(shù)字化的應(yīng)用需求。在當(dāng)前的無線電短波通信應(yīng)用中，無線電短波通信需要更多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并有望成為因特網(wǎng)的一部分，而未來的無線電短波通信正同其他通信一樣，逐漸地邁入了網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代。但是由于短波信道有其自身的特殊性，全網(wǎng)各電臺(tái)如何對(duì)頻率的復(fù)用以及實(shí)施選頻等問題都有待去解決。因此，為了增強(qiáng)無線電短波通信設(shè)備與系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化，無線電短波通信設(shè)備正在不斷更新，未來通訊設(shè)備將以第三代通信設(shè)備為主體，主要應(yīng)為第三代無線電短波通信設(shè)備具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)。其關(guān)鍵技術(shù)主要涵蓋短波組網(wǎng)通信技術(shù)、高速短波跳頻技術(shù)以及第三代自動(dòng)鏈路技術(shù)等。隨著人類對(duì)無線電短波通信網(wǎng)的抗干擾能力、傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)容量等多方面要求的不斷增強(qiáng)，國際上各個(gè)國家在第三代網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化無線電短波通信系統(tǒng)網(wǎng)的研究上取得了顯著的成績(jī)。從實(shí)際應(yīng)用中來看這種無線電短波通信網(wǎng)其實(shí)就是一個(gè)具有龐大傳輸功能的數(shù)據(jù)網(wǎng)，能夠開展各種遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)，成為各個(gè)指揮系統(tǒng)溝通的主要途徑，同時(shí)它可以將TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程電路網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到距離更遠(yuǎn)的地區(qū)，通過短波信道為其提供各種業(yè)務(wù)。

3.5 向高速調(diào)制解調(diào)技術(shù)方向發(fā)展

“話”和“低速報(bào)”是傳統(tǒng)無線電短波通信方式，它很難滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊的需要。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)話音和數(shù)據(jù)信號(hào)在短波信道上的傳輸需要借助短波調(diào)制協(xié)調(diào)器設(shè)備，該設(shè)備在數(shù)據(jù)通訊中扮演者不可替代的角色。未來短波通訊技術(shù)的發(fā)展應(yīng)首先解決當(dāng)前通信過程中容易受到電磁干擾這一問題。

通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，來滿足人們對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。其主要包括語音編碼技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、短波調(diào)制解調(diào)器技術(shù)和差錯(cuò)控制技術(shù)等。但是由于無線電短波通信是一個(gè)典型的時(shí)變信道，不僅存在多徑時(shí)散而且還存在衰落，再加上信息通信中受到電磁干擾的影響較大。為了提高信息在網(wǎng)絡(luò)中能夠可靠、安全的傳輸，必須保證調(diào)制協(xié)調(diào)器具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落以及抗多徑的特點(diǎn)。因此，未來對(duì)無線電短波通信的研究應(yīng)將短波抗多徑調(diào)制協(xié)調(diào)器技術(shù)研究當(dāng)做重要內(nèi)容。

3.6 智能化、自適應(yīng)的發(fā)展方向

天線是無線電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)電路電磁能量正反轉(zhuǎn)換的必要器件。在轉(zhuǎn)換過程中，主要有三個(gè)作用，一是高效率變換；二是獲得或送出更多的功率；三是聚集的發(fā)射或選擇接收。而從傳統(tǒng)的無線電交換方法上看，側(cè)重的是第三個(gè)功能，即強(qiáng)調(diào)聚集的發(fā)射或選擇接收的尺寸大小。因而，傳統(tǒng)的無線電交換使人們發(fā)明成百上千種天線，但是很難做出選擇，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。從以后無線電短波通信的發(fā)展方向上看，無線電將會(huì)向自適應(yīng)天線技術(shù)，自動(dòng)控制方向轉(zhuǎn)化。因?yàn)樽赃m應(yīng)天線可以自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的變化，提高系統(tǒng)對(duì)有用信號(hào)的檢測(cè)能力，有效跟蹤有用信號(hào)，并且還能優(yōu)化天線的方向圖，消除和抑制干噪聲和其它因素的干擾。由于自適應(yīng)天線可以自適應(yīng)地整合陣列單元的相位和幅度，這就使該陣列特性處于一種最佳的狀態(tài)，特別是它還能自動(dòng)調(diào)整波瓣圖的零點(diǎn)位置，使之對(duì)準(zhǔn)干擾源的方向，改變其方向特性。并且自適應(yīng)天線還具有提高通信信號(hào)，降低電波交叉所引起的干擾的特點(diǎn)。因此，它是一種在未來能夠引人關(guān)注的天線型式。

4 結(jié)語

由于無線電短波通信在通信領(lǐng)域中的重要地位，所以世界上許多國家都在加緊對(duì)無線電短波通信技術(shù)進(jìn)行研究，從而對(duì)以后無線電短波通信技術(shù)的發(fā)展，起到了巨大的推動(dòng)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無線電短波通信將會(huì)在未來社會(huì)中發(fā)揮著更重要的作用。

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