短波電臺通信性能的優(yōu)化改善分析

王仕龍 崔曉夢 李左多

（1.中國人民解放軍空軍預(yù)警學(xué)院 武漢 430014）（2.浙江省軍區(qū)數(shù)據(jù)信息室 杭州 310000）

1 引言

在當(dāng)前社會中，我們通常會將短波通信稱為高頻（HF）通信。根據(jù)短波的傳輸方式，可以將其分為天波和地波。在進(jìn)行短距離通信時，通常采用地波，而在遠(yuǎn)距離傳輸時，天波是主要使用的通信方式［2］。短波電臺在通信時波長最大可以達(dá)到10km，其頻率在3MHz～30MHz 之間［3］，是當(dāng)前保障軍事聯(lián)絡(luò)通信的有效手段和重要方法，可以可靠穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)、消息、信息的有效傳遞。短波通信具備很好的特點(diǎn)以及優(yōu)勢，除了在戰(zhàn)時以及日常的軍事演練過程當(dāng)中作為備份通信手段，還由于短波通信本身的抗干擾性相對較強(qiáng)，在日常的很多方面也可以有效的使用。

2 短波電臺通信技術(shù)的特點(diǎn)

短波電臺是進(jìn)行通信的一種重要的系統(tǒng)方式，可以使音頻和數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道的分離，同時又能夠促進(jìn)兩者的相鄰關(guān)系［4］。在進(jìn)行短波電臺通訊的時候，可以確保音頻和數(shù)據(jù)有效地傳輸，還能維持兩者的相近，保持各自的屬性不發(fā)生改變，從而有效地將傳輸性能進(jìn)行提升，促進(jìn)整個系統(tǒng)的靈活性和可調(diào)節(jié)性。

當(dāng)前短波通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第三代，其中短波電臺是其主導(dǎo)技術(shù)和主要的應(yīng)用方式。第三代短波通信和同步方式進(jìn)行比較，能夠有效地縮短數(shù)據(jù)的傳輸時間。隨著當(dāng)前科技水平的逐步發(fā)展，短波電臺通信技術(shù)成為通信領(lǐng)域的主要研究對象，因?yàn)槠浔旧淼囊恍┨厥庑再|(zhì)，需要對短波電臺通信進(jìn)行有效的發(fā)展和技術(shù)的提升，可以使其在我們的日常生活中進(jìn)行有效的使用。因?yàn)槎滩娕_通信方式本身抗干擾能力相對較強(qiáng)，在各行各業(yè)應(yīng)用過程當(dāng)中具備非常廣泛的優(yōu)勢。在許多艱苦的條件下，和其他的通訊方式相比，可以發(fā)揮自身的通訊長處和特點(diǎn)。

3 短波電臺通信性能的改善方法

3.1 自適應(yīng)選頻技術(shù)

在短波電臺應(yīng)用的過程中，對其造成干擾的因素眾多，無論是多徑時延還是幅度衰落都會造成信道通暢性和穩(wěn)定性降低，氣候環(huán)境波動也會對通信效果造成影響。為使短波電臺通信性能得到發(fā)揮［5］，可以采用自適應(yīng)選頻技術(shù)，通過這種自適應(yīng)選頻實(shí)現(xiàn)對短波電臺參數(shù)的變化以及結(jié)構(gòu)的調(diào)整。這種技術(shù)是通過調(diào)節(jié)頻率對缺陷進(jìn)行補(bǔ)償，其自適應(yīng)是指在短波信號在傳輸時，對其通信質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性測試（即信道質(zhì)量分析LQA），并從中選取適用性最強(qiáng)、通信效果最佳的頻率，并實(shí)現(xiàn)自動鏈路建立（ALE），通過這種方式，彌補(bǔ)短波通信信道固有的不足，維持短波通信鏈路的良好傳輸狀態(tài)。

在實(shí)際的電臺中多使用的是第二代和第三代自動鏈路建立技術(shù)是以短波信道實(shí)時探測得到的優(yōu)選頻率信息為基礎(chǔ)，但是在相對固定的工作頻率組內(nèi)實(shí)時選頻，但問題在于：信道實(shí)時探測系統(tǒng)和實(shí)際通信系統(tǒng)相互獨(dú)立，交互信息不及時；在特定條件下甚至無法進(jìn)行信息交互，導(dǎo)致在實(shí)際使用時，選出的頻率并非是最優(yōu)頻率，但在新一代短波通信系統(tǒng)中，我們使用基于頻譜感知的信道實(shí)時探測與ALE緊密結(jié)合，其選頻策略如下。

1）基于地理信息的頻率中長期預(yù)報(bào)；

2）基于頻譜感知的本地噪聲分析；

3）單向頻率偵聽分析；

4）雙向的頻率探測；

5）基于記憶的用頻信息處理。

這種實(shí)時選頻和ALE 相結(jié)合，其頻率現(xiàn)選現(xiàn)用，可以最大限度發(fā)揮實(shí)時選頻的優(yōu)勢。結(jié)合這種最新的建鏈技術(shù)，可以將自適應(yīng)選頻的效能進(jìn)一步提升，最大程度保證短波通信的通信質(zhì)量。

3.2 猝發(fā)傳輸技術(shù)

猝發(fā)通信，通常也被稱為“瞬間通信”。其工作原理是先將速率正常的信息進(jìn)行封裝，然后將這個信息以正常情況10 倍～100 倍的速率瞬間發(fā)出，再在接收機(jī)端通過一定的操作將信息恢復(fù)至正常速率，進(jìn)而得到原始信息。在短波電臺的軍事應(yīng)用中，如果長時間保持通信，被干擾、攔截的可能很大，但猝發(fā)技術(shù)具有短暫性和隨機(jī)性，由于其對信號的使用時間較短［6］，因此可以有效地避免監(jiān)聽和干擾，是目前使用較多的一種抗干擾方式。

猝發(fā)傳輸技術(shù)在軍事場景的運(yùn)用中有極為關(guān)鍵的作用，尤其是對于抗干擾，隨著當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，干擾樣式越來越多變，監(jiān)聽手段越來越豐富，因此抗干擾技術(shù)的需求也愈發(fā)迫切，猝發(fā)傳輸技術(shù)可以很好地解決這一問題，因此我們可以利用在普通跳頻通信的技術(shù)上，將鏈路質(zhì)量分析（LQA）與其進(jìn)行結(jié)合，并通過使用服務(wù)質(zhì)量分析（QoS）技術(shù)，研判得出哪些頻段收到干擾，再通過總結(jié)和學(xué)習(xí)被干擾的跳頻頻率集，將最符合頻率集的信號通過反饋信號發(fā)送至發(fā)射機(jī)，進(jìn)而使接收機(jī)和發(fā)射機(jī)能夠自動適應(yīng)信道變化，同時將被干擾的頻率刪除，選在無干擾或者干擾很小的頻點(diǎn)進(jìn)行通信，進(jìn)而提升通信的可靠性，提升短波電臺通信的抗干擾能力［7］。

3.3 數(shù)字信號處理技術(shù)

數(shù)字信號處理技術(shù)通俗的講就是將我們生活中的圖片、音視頻等事物進(jìn)行數(shù)字化的一項(xiàng)技術(shù)，通過這項(xiàng)技術(shù)可以消除大部分的干擾，進(jìn)而可以迅速地完成對所需數(shù)據(jù)信息的提取，并通過這項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)化過濾后的信息，將最原始的信息轉(zhuǎn)化為電腦可以識別出的數(shù)字信息。上一代的數(shù)字信號處理技術(shù)通常是使用模擬的方式，使用模擬的方式在后期修改時相對復(fù)雜，不能快速完成模擬環(huán)境分析等操作。但新一代數(shù)字信號處理技術(shù)對這些弊端進(jìn)行了完善和修改，使其滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求。

數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信領(lǐng)域中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在以下這兩點(diǎn)：第一，DRM（Digital Rights Management）技術(shù)，即數(shù)字版權(quán)加密保護(hù)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在短波通信中被廣泛運(yùn)用，數(shù)字版權(quán)加密保護(hù)技術(shù)通常被運(yùn)用于30MHz 及以下的頻率，我們通常通過使用這項(xiàng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)短波通信覆蓋頻率范圍的擴(kuò)大，且使用DRM 技術(shù)，其功率會低于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)，可以使整個電臺的經(jīng)濟(jì)效益得到提高。當(dāng)前最前沿的數(shù)字版權(quán)加密保護(hù)技術(shù)所采用傳輸方式是正交頻分復(fù)用，最高速率可達(dá)37kb∕s～186kb∕s，能更好地滿足短波數(shù)字通信的應(yīng)用需求。第二、數(shù)字語言編碼的應(yīng)用。因?yàn)樵诙滩ㄍㄐ胖袀鬏攷挾扔邢?，因此在?shù)字化的過程中通常會對語言編碼進(jìn)行壓縮，由于其是開源的，因此我們除了可以使用編譯好的SO 庫，也可以根據(jù)應(yīng)用場景自行編譯SO庫然后使用［8］。短波電臺通過對Opus編碼的使用，可以在速率上形成10kbps 以上的速度優(yōu)勢，并且可以讓短波電臺有效的避免使用其他編碼常出現(xiàn)接收到的頻率不連續(xù)的現(xiàn)象，并且Opus 編碼編碼相對其他編碼還有一個巨大優(yōu)勢就是經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，由于Opus 編碼是完全免費(fèi)的，科研人員可以隨時對Opus 編碼進(jìn)行改進(jìn)，短波電臺使用Opus 編碼可以提高經(jīng)濟(jì)效益，以綜合提升短波通信的通信效能。

4 結(jié)語

結(jié)合本文以上提出的幾點(diǎn)改進(jìn)措施，短波電臺的通信效能可以得到有效的提升［9］，這幾項(xiàng)措施綜合性能的提升，對于整個通信行業(yè)的提升和進(jìn)步都有著十分重要的意義。短波通信當(dāng)前的研究現(xiàn)狀與其各種場景的應(yīng)用決定了其未來的發(fā)展趨勢，即實(shí)現(xiàn)安全、快速、準(zhǔn)確的通信。當(dāng)前，短波通信技術(shù)仍然具有十分廣泛的應(yīng)用前景［10］，尤其是在軍事斗爭準(zhǔn)備領(lǐng)域，是戰(zhàn)時通信不可或缺的備份手段。因此，需要我們進(jìn)一步加強(qiáng)對短波通信性能提升措施的研究，盡可能地發(fā)揮短波通信所具有的技術(shù)優(yōu)勢［11］，對其存在的問題加以改善，進(jìn)而提高通信的可靠性和準(zhǔn)確性［12］，使其在各個領(lǐng)域都發(fā)揮出更好的效果。