淺談短波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

李楠 李穎

摘 要：近年來，短波通信又重新受到人們的關(guān)注，由于短波信號的傳播特點，信道具有很強(qiáng)的抗毀性，使其在某些特殊場合具有極其重要的作用，尤其是在軍事通信領(lǐng)域，短波通信一直是中遠(yuǎn)距離通信指揮的有效通信手段之一。本論文所研究的短波調(diào)制解調(diào)器是采用時頻調(diào)制技術(shù)，以應(yīng)急機(jī)動通信為使用背景，在報文內(nèi)容較短的情況下，把提高信道的可通率作為主要的技術(shù)指標(biāo)。通過對比實驗、分析采用時頻調(diào)制技術(shù)所能達(dá)到的最佳傳輸效果。

關(guān)鍵詞：短波通信；時頻調(diào)制；可通率；調(diào)制與編碼

1 短波通信技術(shù)的發(fā)展

近年來，短波通信又重新受到重視。其主要原因是：客觀的需求和短波通信特點的結(jié)合。尤其是在軍事通信方面，短波信道的抗毀性使它成為戰(zhàn)略的和戰(zhàn)術(shù)的主干線的重要組成部分，在數(shù)據(jù)量相對較少的情況下，短波通信能夠滿足其要求。從短波通信自身發(fā)展的角度來看，隨著技術(shù)的進(jìn)步，短波通信的穩(wěn)定性、可靠性、通信質(zhì)量和傳輸速率，都已提高到了一個新的水平。

1.1 自適應(yīng)技術(shù)

針對短波信道是一種典型的隨機(jī)參量信道這一最重要的特點，為了克服傳統(tǒng)選頻方法存在的缺點，提高短波通信的可靠性和有效性而發(fā)展起來的。它使短波通信系統(tǒng)能實時地選用最佳工作頻率，以適應(yīng)電離層的種種變化，同時起克服多徑衰落影響和回避干擾的作用。這對于提高短波通信的可靠性和有效性具有關(guān)鍵的意義。自適應(yīng)技術(shù)在短波通信中得到了多方面的應(yīng)用，除頻率自適應(yīng)外，還有自適應(yīng)均衡、功率自適應(yīng)等，而采用頻率自適應(yīng)技術(shù)進(jìn)行實時的最佳頻率選擇，是提高短波通信可通率的有效方法。

1.2 短波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

為了適應(yīng)人們對非話音業(yè)務(wù)需求的增長，適應(yīng)通信體制數(shù)字化的趨勢，短波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)近年來有了較大的發(fā)展。為了提高短波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的傳輸速率和質(zhì)量，采用抗衰落性能良好的調(diào)制鍵控技術(shù)，如多音并行傳輸體制和單音串行傳輸體制，以及時頻調(diào)制技術(shù)。采用差錯控制技術(shù)，使接收端具有檢測和糾正信息錯誤部分的能力，從而提高系統(tǒng)的通信質(zhì)量。

1.3 短波通信抗干擾技術(shù)

抗干擾有兩方面的含義：一是對付短波信道本身的固有特性所造成的干擾，特別是多徑效應(yīng)造成的乘性干擾；二是對付敵方的故意干擾，并且包括抗敵方測向、截收等通信電子防御的內(nèi)容。這方面的技術(shù)包括：跳頻和擴(kuò)頻技術(shù)；分集接收技術(shù)；差錯控制技術(shù)；猝發(fā)通信技術(shù)；自適應(yīng)天線技術(shù)和加密技術(shù)等。

這些新技術(shù)的采用是以微處理器技術(shù)的廣泛應(yīng)用為基礎(chǔ)的，使用高性能的短波調(diào)制解調(diào)器，采用抗衰落性能良好的調(diào)制技術(shù)（例如時頻調(diào)制），使短波數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ髻|(zhì)量大大提高，系統(tǒng)的誤碼率可達(dá)到10-5～10-6。

2短波數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用

2.1短波數(shù)據(jù)通信調(diào)制解調(diào)器的基本功用

短波數(shù)據(jù)通信的調(diào)制解調(diào)器是利用短波信道進(jìn)行計算機(jī)數(shù)據(jù)通信的接口設(shè)備，應(yīng)用計算機(jī)的通信軟件和文件管理系統(tǒng)，可以完成對數(shù)據(jù)信息的錄入、存儲、修改和轉(zhuǎn)發(fā)，用以取代傳統(tǒng)電傳機(jī)的實時通信方式。計算機(jī)數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容可以是文字、圖形和圖象，具有信道利用率高、通信速率高、差錯小和操作簡單等優(yōu)點。

2.2短波調(diào)制解調(diào)器的技術(shù)要點

1.調(diào)制解調(diào)器使用單片機(jī)完成D/A和A/D的轉(zhuǎn)換，信號的編解碼；

2.調(diào)制解調(diào)器采用時頻調(diào)制方式，其主要優(yōu)點是：具有一定的分集接收和抗干擾能力，有自同步和糾錯能力；

3.具有可選擇的差錯效驗工作方式；

4.運用看門狗技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的抗干擾和自愈能力；

5.信號接收具有較強(qiáng)的自動增益控制能力；

6.用計算機(jī)通信軟件來控制調(diào)制解調(diào)器的握手識別、站址確認(rèn)和傳輸速率等通信參數(shù)。

2.3時頻調(diào)制與編碼技術(shù)

2.3.1時頻調(diào)制的基本原理

時頻調(diào)制（FTSK）實際上是一種組合調(diào)制。它是由頻移鍵控（FSK）和時移鍵控（TSK）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在時頻調(diào)制技術(shù)中，每一個碼元都用兩個以上不同頻率的載波來傳送。一般是將一個碼元的持續(xù)時間分成幾段，每段稱為一個時隙，在每一個時隙內(nèi)安排一個頻率。

圖1（a）為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，即1000011101……。圖1（b）為經(jīng)時移鍵控后的波形，即把一個二進(jìn)制碼元寬度T分成前后兩個時隙，對于數(shù)據(jù)信號“1”，只發(fā)出前一個時隙的載波f1；對于數(shù)據(jù)信號“0”，只發(fā)出后一個時隙的載波f2，TSK波形可以通過數(shù)據(jù)流和一個具有適合相位的方波“模2和”得到，方波的周期為T，然后用圖1（b）所示的TSK波形控制兩個晶體振蕩器，振蕩器的輸出波形如圖1（c）和2（d）所示，最后把（c）和（d）的波形疊加即可獲得需要的FTSK波形。此波形稱為“二時二頻制”。這種頻率分集的實現(xiàn)，既不增加天線數(shù)目，又沒有功率分散問題。

2.3.2時頻調(diào)制編碼信號的一般要求

1.正交性要好。如果一個時頻編碼信號的所有碼組的頻率組合，在相同的時隙位置上沒有相同的頻率，那么這些碼組所對應(yīng)的波形就是正交的。四進(jìn)制四時四頻編碼中按要求取值。則這4個碼組在任一相同的時隙內(nèi)均為不同的頻率，因此它們是正交的。滿足正交要求的時頻編碼信號，兩兩碼組之間差別最大，即使在傳輸過程中丟失其中的一個頻率成分，也可以通過得到的其他頻率成分的排列，準(zhǔn)確無誤地確認(rèn)該碼組的真實代碼。

2.所占帶寬要盡量窄。由于短波信道的帶寬為300～2700Hz，為統(tǒng)籌兼顧帶寬與分集效果的關(guān)系，短波信道時頻調(diào)制的信號編碼采用四時四頻為最佳方案。時頻調(diào)制編碼的一種基本結(jié)構(gòu)見圖2。以四進(jìn)制四時四頻編碼為例，它與4FSK調(diào)制器的主要區(qū)別是增加了組合邏輯電路，用以形成對四個頻率的門控信號。輸入的串行數(shù)據(jù)比特流，首先經(jīng)串/并變換電路轉(zhuǎn)換為四進(jìn)制碼組（雙比特碼組），送入編碼矩陣開關(guān)電路。同時，4個頻率不同的載波信號也送至編碼矩陣開關(guān)電路。在定時脈沖信號的控制下，產(chǎn)生時頻調(diào)制的編碼輸出信號。

3小結(jié)

現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)的短波通信具有了新的活力，短波新技術(shù)的應(yīng)用，給短波通信的發(fā)展注入了新的生命力，而技術(shù)的進(jìn)步是無止境的，完全可以相信，短波通信作為一種信息資源的開發(fā)和利用，必將隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而具有廣泛的發(fā)展前途。

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