頻譜感知技術(shù)在短波通信中的運用

武兵

摘 要在人們的生產(chǎn)生活過程中，通訊技術(shù)越來越發(fā)揮著不可替代的作用，便利了人們的交往交流，也促進了整個社會的快速發(fā)展。在通訊技術(shù)領(lǐng)域中，短波通信憑借其優(yōu)良的適應(yīng)能力而逐漸扮演者不可替代的重要角色。目前，頻譜感知技術(shù)逐漸應(yīng)用到了短波通信中。本人研究了頻譜感知技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用問題。

【關(guān)鍵詞】頻譜感知技術(shù) 短波通信 特征及應(yīng)用

自從無線電技術(shù)快速發(fā)展以來，短波通信技術(shù)在通訊領(lǐng)域占據(jù)的地位便越來越重要。短波通信技術(shù)的優(yōu)勢主要在于其設(shè)施設(shè)備相對簡單，抵抗外界干擾的能力相對較強，并且可以在較長的距離內(nèi)實現(xiàn)高效傳輸。目前短波通信技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用在了軍事、政府、氣象和外交等多個領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的重要作用。

1 短波通信技術(shù)的內(nèi)涵以及顯著特征

在所有的通信技術(shù)中，短波通信技術(shù)具有其他技術(shù)無法替代的重要作用，它的操作設(shè)備相對簡單，可以抵抗較強程度的干擾，并且可以實現(xiàn)遠距離傳輸。然而，隨著當今通信量與通信壓力的逐步擴大，短波通信技術(shù)在應(yīng)用時的所面臨的問題也隨之增多。隨著頻譜感知技術(shù)在短波通信技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，我國的通信行業(yè)不僅可以實現(xiàn)高效地配置頻譜資源，而且還可以隨著現(xiàn)實情況隨機調(diào)整工作狀態(tài)，使得問題的解決變得簡單。以下將對短波通信技術(shù)的內(nèi)涵以及顯著特征進行簡單闡述。

1.1 短波通信技術(shù)的含義及形式

短波通信技術(shù)的別稱為高頻通信，已經(jīng)成為目前主流的通信工具模式。所謂的短波主要是指利用100m到10m長度的波長，以2到30MHz為頻率的電磁波進行通訊的過程。傳播的形式包括了地波和天波兩種。地波由于需要經(jīng)過固體介質(zhì)，其在傳播時會產(chǎn)生大量的損耗，因此其主要應(yīng)用于近距離的通信工作。相較于地波來說，天波的傳播介質(zhì)是空氣，其損耗相對較小，顯而易見其主要應(yīng)用于遠距離的通信傳播。短波通訊應(yīng)用時的好處在于其不需要中繼站進行轉(zhuǎn)導(dǎo)，因此其傳輸設(shè)備也就相對簡單?？梢?，自然災(zāi)害等帶來的損失會大大降低，這在一定程度上也反映出短波通信技術(shù)具有較強的抗毀性能力。以下將對短波通信傳播的兩種形式進行具體闡述。

首先，地波傳播的形式主要使用的電磁波頻率為1.5-5MHz，屬于中波的高頻段。地波傳輸方式主要指的是在傳輸?shù)倪^程中，地波與天波兩種波是同時存在的，但是地波占據(jù)主要地位。地波在傳輸過程中由于其波長的尺寸較大，在傳輸過程中容易被介質(zhì)吸收，在傳輸時經(jīng)常會大量衰減，并且頻率越高，衰減速度越快。由于以上這些原因，地波傳輸方式主要適用于近距離的通信傳輸。

另外，天波傳輸方式主要是指以天波為短波通信的主要形式，這種傳輸方式又被稱作電離層電波傳播。天波傳輸方式主要是指將電磁波發(fā)射，在高空中經(jīng)過電離層的反射，最終到達傳輸位置的一種方式?？梢砸姷?，天波傳輸方式由于在高空中進行傳播，因此不會受到地勢地形的影響。與此同時，由于高空中的電離層對于天波的吸收較少，因此其傳輸過程中的損耗也相對較小。綜合上述分析，天波傳輸方式主要適用于較遠距離的通信傳輸。

1.2 短波通信的顯著特征

短波通信技術(shù)不同于其他的通信技術(shù)，它具有自己獨特的特征，例如多徑效應(yīng)、相位起伏以及衰落等。以下將針對這三種顯著特征進行簡要分析闡述。

首先，短波通信技術(shù)具有多徑效應(yīng)的特征。多徑效應(yīng)主要是指，在短波信號發(fā)出后，由于其所經(jīng)過的傳播途徑、所經(jīng)歷的時間長短不同，當?shù)竭_接收端時，其產(chǎn)生的電場強度也隨之有所差異。除此之外，電離層不均勻的特點，使得短波在傳輸時會產(chǎn)生許多散射體，并且經(jīng)由漫反射效應(yīng)傳輸?shù)浇邮斩藭r會產(chǎn)生多個信號，這便是所謂的多徑效應(yīng)。

再者，短波通信技術(shù)具有相位起伏的特征。相位起伏是指傳輸電磁波的相位在時間變化的同時，由于電離層的不均勻從而可能會產(chǎn)生不規(guī)則的變化。在這種現(xiàn)實情況下，就算只有一種電磁波的傳輸方式，電離層對于電波折射率的變化也會對短波的傳輸產(chǎn)生影響，導(dǎo)致傳輸?shù)南辔话l(fā)生起伏變化。

2 頻譜感知技術(shù)的重要性

作為無線電體系中的關(guān)鍵技術(shù)，頻譜感知技術(shù)提高了無線電系統(tǒng)對周圍環(huán)境的感知能力，有效的提高了短波通信的效率和質(zhì)量。在確保授權(quán)用戶不受到干擾的基礎(chǔ)上，借助頻率感知技術(shù)通過“見縫插針”的方式來獲取授權(quán)用戶對頻譜資源所具有的臨時使用權(quán)，并完成對授權(quán)用戶活動的持續(xù)探測，其被認定為是解決無線頻譜低利用率的有效方案。因此，在短波通信系統(tǒng)中引入頻率感知技術(shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)頻率空洞，并對其進行實時傳播，這樣不僅可有效的解決頻譜匱乏問題，而且還能實現(xiàn)頻譜資源的高效靈活配置，實現(xiàn)對頻譜監(jiān)測的有效管理，提高短波通信的整體質(zhì)量。

3 頻譜感知技術(shù)在短波通信中的運用

由上述分析可以見得，伴隨著頻譜感知技術(shù)在短波通信技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，我國的通信行業(yè)不僅可以實現(xiàn)高效地配置頻譜資源，而且還可以隨著現(xiàn)實情況隨機調(diào)整工作狀態(tài)，使得問題的解決變得簡單。以下將對頻譜感知技術(shù)在短波通信中的運用情況進行簡要分析。

3.1 波形感知法的應(yīng)用

波形感知法主要指的是在已知干擾信號波形的具體情況下，根據(jù)以往的本地信號的經(jīng)驗，將接收到的信號與本地信號進行對比，從而檢測出干擾信號的一種理念。由于這種方式受以往經(jīng)驗的影響較大，因此可能在推算時產(chǎn)生一定的誤差。只有接收到的干擾信號與本地信號的同步十分精確時，才能夠保證檢測數(shù)據(jù)的準確性。除此之外，由于本地信號的產(chǎn)生也主要依賴于現(xiàn)有信息，因此這也體現(xiàn)出波形感知法不具有普遍性，使用時較為局限。

3.2 匹配濾波法的應(yīng)用

相較于波形感知法來說，匹配濾波法是一種更加傳統(tǒng)同時更加有效的檢測方法。匹配濾波法主要是指發(fā)射的沖擊響應(yīng)可以充分與接收信號匹配，以便于線性濾波的實現(xiàn)。它的優(yōu)點是，它可以高效地實現(xiàn)檢測干擾用戶信號的過程。但這也就對工作人員了解干擾信號知識的程度提出了更高的要求。

4 小結(jié)

綜上所述，隨著當今通信量與通信壓力的逐步擴大，頻譜感知技術(shù)在短波通信技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。這為我國的通信行業(yè)實現(xiàn)高效地配置頻譜資源，實現(xiàn)隨情況隨機調(diào)整工作狀態(tài)等的目標都發(fā)揮了重要的作用。將頻譜感知技術(shù)更將廣泛、多樣的應(yīng)用到短波通信技術(shù)中，對于促進整個通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

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作者單位

91917部隊 北京市 100000