短波频率自适应通信的发展及信号监测

短波频率自适应通信的发展及信号监测

摘要

概要介绍了短波自适应通信产生和发展的三个主要阶段，关键信号生成的原理及其监测与识别，详细论述了正在发展的第三代短波自适应通信系统的网络功能和技术特点。

引言

短波通信是一种历史悠久的远距离通信方式，通过电离层反射实现远距离通信。由于电离层的性能随时间、空间和电波频率变化，引起信号的幅度衰落、相位起伏等，会严重影响短波通信质量;同时天波反射存在严重的多径效应，也造成频率选择性衰落和多径时延，成为短波链路数据传输的主要限制。另外，短波频段可供使用的频带比较窄，通信容量小，大气和工业无线电噪声干扰严重，也大大限制了短波通信的发展。20世纪60年代以来，卫星通信以其信道稳定、通信质量好、容量大等优势，取代了许多原属于短波的重要业务。短波通信的投入急剧减少，其地位大为降低。

然而，与卫星通信、光缆等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，具有自身的特点，比如建设周期短，维护费用低；设备简单，容易隐蔽;

使用灵活，电路调度容易，临时组网便捷，抗毁能力强等。这些显著的优点，是其他通信手段不可比拟的。事实证明，曾经设想取代短波通信的卫星通信，并不能满足所有情况下的用户需求。20世纪80年代起，出于对卫星安全等方面的考虑，短波通信重新受到重视，许多国家加大了对短波通信技术的研究与开发。

近年来，由于电子技术的迅猛发展，促进了短波通信技术和装备的更新换代，原有的缺点得到了不同程度的克服，通信质量大大提高，形成了现代短波通信新技术、新体制，短波通信正走向复兴。这其中，最重要和显著的技术进步，就是短波自适应技术。

短波自适应通信的概念

短波通信主要依靠天波进行，而电离层反射信道是一种时变色散信道，其特点是路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。在相当长的时间内，短波通信频率的选择是根据频率预测资料来确定的[1]。但是，电离层的特性每天变化很大，频率预测资料是根据长期观测统计得出的，不能实时反映实际通信时信道参数，而且，长期预报也没有考虑多径效应和电台干扰等因素，造成实际短波通信质量不能令人满意。

统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰[2]。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无噪声信道是提高短波通信质量的主要途径。实现这一目标的关键是采用自适应技术。

所谓自适应，就是能够连续测量信号和系统变化，自动改变系统结构和参数，使系统能自行适应通信条件的变化和抵御人为干扰。广义地讲，短波自适应包括频率自适应、功率自适应、传输速率自适应、分集自适应、自适应均衡及自适应调零天线等。由于选频和换频是提高短波通信质量最有效的途径，所以通常所说的短波自适应通信就是指频率自适应。

短波自适应通信经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。

频率管理系统

短波自适应系统必须完成实时探测信道特性和干扰分布情况的双重任务，系统提供的最佳工作频率是测量和分析这两方面数据的结果，完成这一任务所采用的技术称为实时信道估值“RTCE”技术。实现短波自适应的基本方法就是利用RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术来测量和分析各种信道参数，根据综合分析和计算结果，建立工作在最佳频率上的通信链路。

独立的信道探测系统可在一定区域内组成频率管理网格，在短波范围内对频率进行快速扫描探测，得到通信质量优劣的频率排序表。然后再根据需要，统一分配给区域

内各短波通信用户。其实质是对区域内的用户提供实时频率预报。美国CURTS系统和我国研制的实时选频系统都可以做到每10分钟向用户提供一份频率表[3]，由用户在实际通信时选择最佳的通信频率。

根据所采用的技术不同，RTCE可分为电离层脉冲探测、电离层调频连续波探测(Chirp)、导频探测、8FSK信号探测等，其中8FSK探测，是目前自适应电台使用最广泛的信号格式。

CURTS系统是最早的实时选频系统，可以测量5种信道参数。它采用电离层脉冲探测，由于探测脉冲功率高达30kW，因而会造成严重的干扰，只能用于大区战略通信系统。20世纪70年代中期，美国Barry公司采用Chirp探测方式研制出AN/TRQ-35(V)实时选频战术频率管理系统，后又升级为AN/TRQ-42(V)，在90年代初期的海湾战争中，这两套频率管理系统成功地支撑了短波通信网，为盟军的胜利发挥了关键的通信保障作用。

短波频率管理系统探测结果可以反映整个短波频段的频率资源情况，已经制成商业软件出售。有些无线电监测站的短波单站定位功能，也是利用这些探测结果，再通过计算来实现的。频率管理系统的特点是通信与探测分离，探测设备昂贵，这一发展过程也称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。

2G-ALE通信系统

随着微处理器和数字信号处理技术的不断发展，20世纪80年代中期，出现了在通信系统中直接采用RTCE技术，对短波信道进行探测、评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道，减少了短波信道的时变、多径和噪声等对通信的影响，使得短波通信频率随信道条件变化而改变，从而确保通信始终在质量最佳的信道上进行。由于采用了高速DSP芯片，RTCE作为通信设备的一个嵌入式部件，使得成本大大降低，操作也变得非常方便。

为了使短波自适应电台互通和组网，1988年10月，美国军方颁布了短波自适应通信的军用标准MIL-STD-188/141A;1990年，对应的联邦标准FED-STD-1045协议也正式出台，该协议又简称1045协议，已成为事实上的国际标准。符合1045协议的短波自适应电台一般称为2G-ALE产品。2G-ALE产品型号很多，完成的功能大同小异，典型设备有美国RF-3200、7100系列，德国的ALIS电台等。

2G-ALE自适应通信系统具有以下四种基本功能。

（1）RTCE功能

RTCE功能在短波自适应通信系统中称为链路质量分析LQA (Link Quality Analysis)。为了简化设备，降低成本，一般LQA都是在通信前或间隙中进行的，并且只在有限短波信道上进行，通常有10～20个。所获得的数据存储在LQA矩阵中，实际通信时，系统根据LQA矩阵中个信道的排列次序，择优选取工作频率。

（2）自动扫描接收功能

为了接收选择呼叫和进行LQA试验，网中所有电台都具有自动扫描接收功能，可在预先规定的若干信道上循环扫描，等候呼叫信号或者LQA探测信号。

（3）自动建立链路功能

根据LQA矩阵，系统应能全自动建立通信链路，这一功能称为自动链路建立ALE(Automatic Link Establishment)的功能。这是短波自适应通信最终要解决的问题，它是基于接受自动扫描、选择呼叫和LQA综合运用的结果。这是2G-ALE与1G-ALE系统的最大区别。

（4）信道自动切换功能

短波信道存在的随机干扰、选择性衰落、多径等都有可能使已建立的信道质量恶化，甚至可能使通信中断。因此，短波自适应通信系统一般具有信道自动切换功能。即在通信过程中，遇到电波传播条件变坏或严重干扰，自适应系统可以切换信道，使通信频率自动调到LQA矩阵中次佳频率上。

短波日常监测中常见的8FSK是2G-ALE产品中使用最为广泛的一种信号格式，是信道中的LQA探测信号。由于2G-ALE系统的广泛应用，因此在进行监测时8FSK 信号出现的次数也最多，如有些台站很长时间一直发射8FSK信号，就可以初步判定是一个很大的短波通信网的通信中枢在进行LQA探测。

2G-ALE规程规定，8FSK每个单音代表3bit的二进制数据(格雷码)，其对应关系如表1所示。

按照2G-ALE规程的要求，当电台收到命令或数据信息后，首先将其转换为基本ALE字组成的原始帧，再进行分组、格雷编码、交织和三倍冗余，最后进行8FSK调制，信号以每秒125个单音的速度发出，因此，发送信息速率375bit/s，符号速率125Baud/s。各单音之间相位连续，过渡应在波形最大或最小处（斜率为零），这样可以保证基带音频信号占用频带最窄，能量更集中。实际监测解调后的8FSK信号波形见图1。

3G-ALE通信系统

由1045协议所定义的2G-ALE系统可以组建抗毁性强、设备简单的交互式短波通信系统，初步满足了用户需求。但随着技术和网络发展，1045协议也暴露出一些不足，主要是无法提供有效的链路接入机制;不支持Internet协议及应用;LQA测量参数只有两个，传输速率大于2400 bit/s时精度不够;ALE信号需三次握手才能建立链路，

连接速度较慢。

1999年，美军颁布了短波自适应全自动通信网络标准的3G-ALE军标(MIL-STD-188/141B)。在全面支持第二代协议规定的话音通信和小型网络的前提下，该标准有效地支持大规模、数据密集型快速高质量的短波通信系统，再一次在世界范围内引发了对短波通信的研究高潮。在我国，相关的研究工作也已经起步。

3G-ALE全自动短波网络实质上是一种无线分组交换网络，采用OSI的七层结构模型，其下三层的定义和含义如表2所示。

相对于2G-ALE系统，3G-ALE系统进行了大量的改进:链路建立协议管理(3G-ALE)与数据链路业务管理(TM)、高速数据链路管理(HDL)、低速数据链路管理(LDL)、电路连接管理(CLM)等诸协议形成一个相互依赖的3G-ALE协议族，形成比较完整的短波通信新体制。3G-ALE还采用了许多新技术，主要是数字PSK调制解调方式、突发波BW系列波形传输、呼叫信道同步扫描、网内电台划分为不同的驻留组、信道分离、时隙访问方式、载波侦听机制等。3G-ALE系统的主要技术特点有:

（1）波形

3G-ALE链路建立和数据传输采用统一的8PSK调制，载频为1800Hz，信令速率2400B，不同的用途对应不同的信号格式，并且使用突发波BW（Burst Waveform），从而提高了系统灵活性。3G-ALE共定义了五种突发波，如表3所列。

BW0是3G-ALE数据协议单元，作用类似于2G-ALE系统的8FSK，帧总长度为1472个码元，其中帧前导序列长度为640个码元的八进制序列，原始信息字段26bit 经过码率1/2 FEC编码、交织、Walsh扩频，然后再与固定的PN码序列模8相加，形成长度为832个码元的信息八进制序列，与前导码共同组成3G-ALE帧。

从表3可以看出，3G-ALE采用了正交Walsh函数进行扩频，通过采用Rake接收技术，实现了多径分集，从而大大提高了抗干扰和抗衰落性能。除LDL所用的BW4外，所有波形都采用FEC前向纠错码，从而大大简化了自适应算法，提高了信道通过率。在LDL情况下，可以选用增强型ARQ协议，保障最低限度的通信能力。

（2）信道分离

3G-ALE系统将呼叫信道与数据流信道分离，并保持数据信道与呼叫信道相邻，以使它们在传输特性上保持一致，这样有利于对传输信道的监听，可以保证信息传送的高效率和链路建立的快速性。

（3）同步链路

3G-ALE提供了异步和同步两种链路建立方式，特别是同步模式，延时更小，更能反映3G-ALE的特点。这种方式下，呼叫方发出呼叫，被呼叫方接到呼叫后发出应答信号，呼叫方在规定时间内收到应答信号则双方建立连接，否则本次链路建立尝试失败。

（4）驻留组划分

3G-ALE系统中引入驻留组(Dwell Group)概念，将网络中所有电台划分成多个组，同一时间，统一驻留组内的电台工作在同一信道上，而不同组的电台则工作在不同的信道上，这样可以大大降低系统拥塞。而呼叫电台清楚地知道目的电台所在的信道，减少电台的信道驻留时间。

（5）划分时隙

为减少信道拥挤，3G-ALE还采取了划分时隙技术。3G-ALE电台在一个信道上的驻留时间为4s，3G-ALE将其划分为5个时隙，每时隙800ms。其中第一个时隙用于调谐和监听，判断是否有通信流量，方便下一步进行通信时使用;其余四个时隙统称为呼叫及应答时隙，用于协议数据单元的传送。

3G-ALE全自动短波网络设备包括电台、ALE控制器与ALE Modem、数据控制器与数据Modem、网络控制器HFNC等。由于技术上的突出特点，使得其性能有了很大的提高，可以实现:快速链路建立，最快可达到1.6s，一次成功建立链路仅需完成双向传输，大大减少了建链时间及ALE信息在空中暴露的时间;可靠的最低限度通信能力，极低速的建链能力，可以达到-20 dB，最低限度通信的数据包正确接受率可以达到95%[4]，而且具有抗连续波、抗突发干扰能力;全网络同步工作，支持多达1920个站点和更大信息量，有优先级信道访问和防碰撞措施;支持Internet协议及应用。

由于3G-ALE电台空中信号全部采用了8PSK，使得对8PSK信号的监测和分析十分重要。但是由于对PSK信号的识别与分析比FSK信号要复杂得多，目前多数监测设备虽然可以对PSK信号进行解调，但后期分析和处理软件不够直观和成熟。因此，对3G-ALE电台的监测还只能采用传统的方法进行。

结束语

频率自适应通信技术是现代短波通信的基础，许多短波通信新技术都与频率自适应有关。伴随着3G-ALE的应用，现代短波通信系统采用了更多的新技术，性能更优越[5]。在信道技术方面，频率自适应技术还在不断发展，扩频、跳频等技术已经进入实用化阶段，跳速可达5000H/s的CHESS系统正在开发;在终端技术方面，OFDM技术可在短波信道上实现16 kbit/s～64 kbit/s的传输速率;软件无线电技术将使得短波通信具有更加开放的结构和灵活的性能。所有这些都表明，短波通信与其他信息技术一样，进入了快速发展时期，成为信息社会的重要技术支撑手段。

短波通信的快速发展，给无线电管理和监测部门提出了严峻的挑战。我国无线电短波监测网建设只有几年时间，设备性能和数量还远远不能满足需要，人员的经验和水平亟待提高[6]。面对短波通信发展的新形势，必须奋起直追，才能出色完成国家赋予的各项任务。

参考文献

[1] 《电信工程设计手册·短波通信》P98 邮电部北京设计院上海邮电设计院编人民邮电出版社1991年12月第一版

[2] 沈淇淇朱德生编著《短波通信》P234 西安电子科技大学出版社1989年12月第一版

[3] 张乃通等著《短波通信》P33 黑龙江科学技术出版社1985年12月第一版

[4] 薛松崔恩吉《短波通信技术发展与分析》，《通信与广播电视》2004年第4期

[5] 胡中豫主编《现代短波通信》国防工业出版社2003年10月第一版

[6] 无线电管理“十一五”规划前期研究课题《全国短波无线电监测网发展研究》

作者：沈建峰来源：中国无线电管理

超短波综述

超短波综述 1.超短波的概念、特点、优势 2.超短波的工作原理优势 3.超短波现有应用情况介绍 4.结合我单位的实际情况超短波能做到的业务等 5.超短波的发展前景 一、超短波的概念 1.1无线通信的划分 通常无线通信按工作频段可分为以下几个频段：极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波。表1-1列出了无线通信各工作频段所对应的频段名称、频率范围、波段名称和波长范围。 超短波通信是指利用波长为10~1m（频率为30~300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在1~10m之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是270MHz，是短波频带宽度的将近10倍。由于频带相对较宽，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动通信、军事通信等领域。 表1-1无线通信按工作频段的划分

1.2 超短波的传播方式 图1-1描绘了几种无线电波的主要传播方式，超短波通信主要依靠地波传播和空间波视距传播，。 优点：频段宽，通信容量大；视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作，不会相互干扰；可用方向性较强的天线，有利于抗干扰；受昼夜和季节变化的影响小，通信较稳定。 缺点：通信距离较近；受地形影响较大，电波通过山岳、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，导致通信困难或中断。 (a ) 射线 (b ) (c ) 电离层(d )

图1-1 无线电波的主要传播方式 （a）直射传播; （b）地波传播; （c）天波传播; （d）散射传播 二、超短波通信的工作原理 超短波电台一般用于近距离通信，其形式主要是车载、机载、背负、手持等，一般要求其体积小、重量轻、功能多、抗干扰能力强。超短波电台经历多年的发展，其电路形式变化不大。但就具体电路而言，新技术、新器件大量地应用于超短波电台，使超短波电台的性能和功能得到明显的提高和改善，特别是扩频通信技术在超短波电台中的应用，使得电台的抗干扰能力、组网能力都有了质的变化。 传统超短波通信系统由终端站和中继站组成，终端站装有发射机、接收机、载波终端机和天线。中继站则仅有通达两个方向的发射机、接收机以及相应的天线。 （1）超短波发射机：一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率控制系统。但为了减少寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大（一般小于0.5 rad）。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机末端使用高频率高功率放大器。在超短波低频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端可用微带部件。 （2）超短波接收机：一般采用典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本地震荡、变频（一次或二次）、中频放大、限幅、鉴频及基带放大等部件组成。超短波段外来干扰较多，需在接收机输入端加螺旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的调频信号，通过限幅器，可消去混杂近来的脉冲干扰或寄生调幅波，以改善信噪比。然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，加以放大，再由载波终端机分路输出相应用户。 （3）载波终端机：将超短波发射机和超短波接收机的四线基带信号分路还原合并为多路二线语音信号，接通用户或接至市话交换机的设备。载波终端机只装载超短波终端站。 （4）天线：由于超短波波长较短，一般采用结构简单、增益较高、方向性较好的三单元或五单元八木天线。在接近微波段的高频段，也可采用角形面反射天线。 现代超短波通信系统的组成可归结为发信通道、接收通道、频率合成器、逻辑控制器、跳频单元、电源及其辅助电路等，如图所示。图中，发信通道部分主要由音频信号处理部分、锁相环调频单元、功放、滤波输出单元电路组成，其作用是将音频信号放大后送至锁相环对VCO调制，形成调频波，再经功率放大、

《短波通信概述》word版

短波通信概述 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三：一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比；二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波；三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。 近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。 一、短波通信的一般原理 1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为 10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6兆赫；短波的波长为100米~10 米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米

~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： 1）地波（地表面波）传播。沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 2）直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。

短波通信技术发展与分析解析

技术市场 从1924年实验室发现了电离层及短波通信实现以后,短波通信以其远距离通信、良好的机动性能、顽固性强及同时具备多种通信能力的特点在战术通信、军事领域、生产领域得到广泛的应用。上个世纪80年代之后,随着大规模的集成电路、电子信息技术、数字化信息处理技术、高速度数字信号处理器等一系列科学技术的发展,短波通信正式进入现代化的数字通信时代。就目前形势而言,短波通信技术虽然大量的应用低速跳频、低速数据传输、声码等,自身的通信能力拥有了一定的抗干扰性,但仍存在一些不足之处。随着数字科学技术的发展,数字信息处理技术、扩频通信技术及自适应技术的应用,短波通信技术中长期处于研究阶段的成果正在逐步地迈向实用阶段。 一、短波通信技术的特点分析 1.波形 短波通信西洞中的自动链路及数据传输将使用相同的突发波,进而起到提高系统灵活性的作用。 2.信道分离 短波通信系统把呼叫信道及数据流信道进行分离并让二者之间相邻,以便他们保持传输特性上相近。信息分离一方面可以让信息流量各自承担,另一方面可以保证信息传送过程中的高效率性及链路建立的快速性。 3.链路建立的同步性 第二代短波通信以异步方式建立链路系统,而第三代短波通信技术将异步方式和同步方式都采用。同步方式相比之于异步方式具有延时更小的特点,电台的驻留信道在在这种方式下某一时间内是确定的。 4.管理业务能力强

第三代短波通信技术对各种业务都具备良好的管理能力,在建立链路的同时可以自动的确定通信的双方所采用的抗干扰及数据体制。同时还具备快速建立链路、同步建立及信息携带的功能。 5.具有可靠地最低限度的通信能力 第三代短波通信技术技术与极低速技术结合在一起,在极其恶劣的环境下实现最低限度通信。极低速的链路建立能力可以达到-20dB,定调频和数据通讯在正常的情况下无法实现的极低速可以完成。 二、短波通信技术的发展趋势 目前的短波通信技术主要指的是频率自适应技术,而未来的短波通信技术将朝着更全方位的方向发展。 1.短波自适应数字通信技术 (1专用选频和通信系统建立。目前我们常用到的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这种方法的缺点是选频质量大大低于专用选频系统的频率质量。为了确保频率质量,为了提高短波通信质量,我们应该将专用选频系统和自适应通信系统结合在一起;(2传输速率技术。短波通信选定工作频率后,前提是采用传输速率自适应技术,才可能随时获得信道上最大数据吞吐量。我们在允许的误码率范围内应尽可能选择高的数据传输率。为便于确保通信质量,系统所采用的编码和调制方法应与信道条件相关联。当信道传播性良好的时候选择较高传输效率发送信息,反之较差的时候,降低传输速率。 2.高速调制解调技术 当前受到广泛应用的窄带短波电台一共有串行调制调解器和并行调制调解器。串行体制的调制调解器使用的是单载波进行信息发送,最高速率可达到9.6kb/s,这种体制的调制调解器对均衡提出了较高的要求。并行体制的调制调解器主要是将传输

短波频率自适应通信的发展及信号监测

短波频率自适应通信的发展及信号监测 摘要 概要介绍了短波自适应通信产生和发展的三个主要阶段，关键信号生成的原理及其监测与识别，详细论述了正在发展的第三代短波自适应通信系统的网络功能和技术特点。 引言 短波通信是一种历史悠久的远距离通信方式，通过电离层反射实现远距离通信。由于电离层的性能随时间、空间和电波频率变化，引起信号的幅度衰落、相位起伏等，会严重影响短波通信质量;同时天波反射存在严重的多径效应，也造成频率选择性衰落和多径时延，成为短波链路数据传输的主要限制。另外，短波频段可供使用的频带比较窄，通信容量小，大气和工业无线电噪声干扰严重，也大大限制了短波通信的发展。20世纪60年代以来，卫星通信以其信道稳定、通信质量好、容量大等优势，取代了许多原属于短波的重要业务。短波通信的投入急剧减少，其地位大为降低。 然而，与卫星通信、光缆等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，具有自身的特点，比如建设周期短，维护费用低；设备简单，容易隐蔽; 使用灵活，电路调度容易，临时组网便捷，抗毁能力强等。这些显著的优点，是其他通信手段不可比拟的。事实证明，曾经设想取代短波通信的卫星通信，并不能满足所有情况下的用户需求。20世纪80年代起，出于对卫星安全等方面的考虑，短波通信重新受到重视，许多国家加大了对短波通信技术的研究与开发。 近年来，由于电子技术的迅猛发展，促进了短波通信技术和装备的更新换代，原有的缺点得到了不同程度的克服，通信质量大大提高，形成了现代短波通信新技术、新体制，短波通信正走向复兴。这其中，最重要和显著的技术进步，就是短波自适应技术。 短波自适应通信的概念 短波通信主要依靠天波进行，而电离层反射信道是一种时变色散信道，其特点是路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。在相当长的时间内，短波通信频率的选择是根据频率预测资料来确定的[1]。但是，电离层的特性每天变化很大，频率预测资料是根据长期观测统计得出的，不能实时反映实际通信时信道参数，而且，长期预报也没有考虑多径效应和电台干扰等因素，造成实际短波通信质量不能令人满意。 统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰[2]。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无噪声信道是提高短波通信质量的主要途径。实现这一目标的关键是采用自适应技术。 所谓自适应，就是能够连续测量信号和系统变化，自动改变系统结构和参数，使系统能自行适应通信条件的变化和抵御人为干扰。广义地讲，短波自适应包括频率自适应、功率自适应、传输速率自适应、分集自适应、自适应均衡及自适应调零天线等。由于选频和换频是提高短波通信质量最有效的途径，所以通常所说的短波自适应通信就是指频率自适应。 短波自适应通信经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。 频率管理系统 短波自适应系统必须完成实时探测信道特性和干扰分布情况的双重任务，系统提供的最佳工作频率是测量和分析这两方面数据的结果，完成这一任务所采用的技术称为实时信道估值“RTCE”技术。实现短波自适应的基本方法就是利用RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术来测量和分析各种信道参数，根据综合分析和计算结果，建立工作在最佳频率上的通信链路。 独立的信道探测系统可在一定区域内组成频率管理网格，在短波范围内对频率进行快速扫描探测，得到通信质量优劣的频率排序表。然后再根据需要，统一分配给区域

短波自适应通信产生和发展的三个主要阶段

概要介绍了短波自适应通信产生和发展的三个主要阶段，关键信号生成的原理及其监测与识别，详细论述了正在发展的第三代短波自适应通信系统的网络功能和技术特点。 引言 短波通信是一种历史悠久的远距离通信方式，通过电离层反射实现远距离通信。由于电离层的性能随时间、空间和电波频率变化，引起信号的幅度衰落、相位起伏等，会严重影响短波通信质量;同时天波反射存在严重的多径效应，也造成频率选择性衰落和多径时延，成为短波链路数据传输的主要限制。另外，短波频段可供使用的频带比较窄，通信容量小，大气和工业无线电噪声干扰严重，也大大限制了短波通信的发展。20世纪60年代以来，卫星通信以其信道稳定、通信质量好、容量大等优势，取代了许多原属于短波的重要业务。短波通信的投入急剧减少，其地位大为降低。 然而，与卫星通信、光缆等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，具有自身的特点，比如建设周期短，维护费用低；设备简单，容易隐蔽;使用灵活，电路调度容易，临时组网便捷，抗毁能力强等。这些显著的优点，是其他通信手段不可比拟的。事实证明，曾经设想取代短波通信的卫星通信，并不能满足所有情况下的用户需求。20世纪80年代起，出于对卫星安全等方面的考虑，短波通信重新受到重视，许多国家加大了对短波通信技术的研究与开发。 近年来，由于电子技术的迅猛发展，促进了短波通信技术和装备的更新换代，原有的缺点得到了不同程度的克服，通信质量大大提高，形成了现代短波通信新技术、新体制，短波通信正走向复兴。这其中，最重要和显著的技术进步，就是短波自适应技术。 短波自适应通信的概念 短波通信主要依靠天波进行，而电离层反射信道是一种时变色散信道，其特点是路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。在相当长的时间内，短波通信频率的选择是根据频率预测资料来确定的[1]。但是，电离层的特性每天变化很大，频率预测资料是根据长期观测统计得出的，不能实时反映实际通信时信道参数，而且，长期预报也没有考虑多径效应和电台干扰等因素，造成实际短波通信质量不能令人满意。 统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰[2]。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无噪声信道是提高短波通信质量的主要途径。实现这一目标的关键是采用自适应技术。 所谓自适应，就是能够连续测量信号和系统变化，自动改变系统结构和参数，使系统能自行适应通信条件的变化和抵御人为干扰。广义地讲，短波自适应包括频率自适应、功率自适应、传输速率自适应、分集自适应、自适应均衡及自适应调零天线等。由于选频和换频是提高短波通信质量最有效的途径，所以通常所说的短波自适应通信就是指频率自适应。 短波自适应通信经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。

短波通信的发展历程

短波通信的特点 短波按照国际无线电咨询委员会（CCIR，现在的ITU-R），的划分是指波长在l00m~l0m，频率为3MHz~30MHz的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信，又称高频（HF）通信。实际上，为了充分利用短波近距离通信的优点，短波通信实际使用的频率范围为1.5MHz~30MHz。 短波通信的发展历程 自从1921年发生在意大利罗马的一次意外事故，短波被发现可实现远距离通信以来，短波通信迅速发展，成为了世界各国中、远程通信的主要手段，被广泛地用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，用以传送电报、电话、传真、低速数据和图像、语音广播等信息。在卫星通信出现以前，短波在国际通信、防汛救灾、海难救援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。 短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增，在同样的地面条件下，频率越高，衰耗越大。利用地波只适用于近距离通信，其工作频率一般选在5MHz以下。地波传播受天气影响小，比较稳定，信道参数基本不随时间变化，故地波传播信道可视为恒参信道。天波是无线电波经电离层反射回地面的部分，倾斜投射的电磁波经电离层反射后，可以传到几千千米外的地面。天波的传播损耗比地波小得多，经地面与电离层之间多次反射（多跳传播）之后，可

以达到极远的地方，因此，利用天波可以进行环球通信。天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响极不稳定，其信道参数随时间而急剧变化，因此称为变参信道。天波不仅可以用于远距离通信，而且还可以用于近距离通信。在地形复杂，短波地波或视距微波受阻挡而无法到达的地区，利用高仰角投射的天波可以实现通信。 与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信也有着许多显著的优点： 1）短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短； 2）设备简单，可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信； 3）电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性； 4）对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听，破坏后容易恢复。 这些是短波通信被长期保留，至今仍然被广泛使用的主要原因。短波通信也存在着一些明显的缺点： 1）可供使用的频段窄，通信容量小。按照国际规定，每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度，而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰，全球只能容纳

短波通信实际使用的频率范围

短波通信实际使用的频率范围：1.6 MHz～30 MHz 1600 kHz～1800 kHz：主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号。 1800 kHz～2000 kHz：160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。 2000 kHz～2300 kHz：此波段用于海事通信，其中2182 kHz保留为紧急救难频率 300 kHz～2498 kHz：120米的广播波段。 2498 kHz～2850 kHz：此波段有很多海事电台。 2850 kHz～3150 kHz：主要是航空电台使用。 3150 kHz～3200 kHz：分配给固定台。 3200 kHz～3400 kHz：90米的广播波段，主要是一些热带地区的电台使用。 3400 kHz～3500 kHz：用于航空通信。 3500 kHz～4000 kHz：80米的业余无线电波段。 4000 kHz～4063 kHz：固定电台波段。 4063 kHz～4438 kHz：用于海事通信。 4438 kHz～4650 kHz：用于固定台和移动台的通信。 4750 kHz～4995 kHz：60米的广播波段，主要由热带地区的一些电台使用。最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。 4995 kHz～5005 kHz：有国际性的标准时间频率发播台。可在5000 kHz听到。 5005 kHz～5450 kHz：此频段非常混乱，低端有些广播电台，还有固定台和移动台。 5450 kHz～5730 kHz：航空波段。 5730 kHz～5950 kHz：此波段被某些固定台占用，这里也可以找到几个广播电台。 5950 kHz～6200 kHz：49米的广播波段。 6200 kHz～6525 kHz：非常拥挤的海事通信波段。 6525 kHz～6765 kHz：航空通信波段。 6765 kHz～7000 kHz：由固定台使用。 7000 kHz～7300 kHz：全世界的业余无线电波段，偶尔有些广播也会在这里出现。 7300 kHz～8195 kHz：主要由固定台使用，也有些广播电台在这里播音。 8195 kHz～8815 kHz：海事通信频段。 8815 kHz～9040 kHz：航空通信波段，还可以听到一些航空气象预报电台。 9040 kHz～9500 kHz：固定电台使用，也有些国际广播电台的信号。

优化短波通信的方法

优化短波通信的方法 1、改善短波信号质量的三大要素 由于短波传输存在固有弱点，短波信号的质量不如超短波。不过我们可以通过一些途径改善短波信号质量，使其尽可能接近超短波。改善短波信号质量的三大要素是：正确选用工作频率；正确选择和架设天地线；选用先进优质的电台和电源等设备。 1.1 正确选用工作频率 短波频率和超短波频率的使用性质完全不同。超短波属于视距通信，距离短，可以固定使用频段内的任何频点；而短波频率则受到电离层变化、通信距离和方向、海拔高度、天线类型等多种因素的影响和限制。用同一套电台和天线，选用不同频率，通信效果可能差异很大。 对于有经验的短波工作者来说，选频并不困难，其中有明显的规律性可循。一般来说：日频高于夜频（相差约一半）；远距离频率高于近距离；夏季频率高于冬季；南方地区使用频率高于北方；等等。另外，在东西方向进行远距离通信时，因为受地球自转影响，最好采用异频收发才能取得良好通信效果。如果所用的工作频率不能顺畅通信时，可按照以下经验变换频率： （1）接近日出时，若夜频通信效果不好，可改用较高的频率； （2）接近日落时，若日频通信效果不好，可改用较低的频率； （3）在日落时，信号先逐渐增强，而后突然中断，可改用较低频率； （4）工作中如信号逐渐衰弱，以致消失，可提高工作频率； （5）遇到磁暴时，可选用比平常低一些的频率。 计算机测频 利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助，是国外经常采用的先进技术手段。计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素，结合不同地区的历史数据，预测两点之间在未来一段时期每天各时节的可用频段，具有较高参考价值。 美国、欧盟、澳大利亚政府的计算机测频系统数据比较准确，它们通过分布在全球的监测点采集和跟踪各种环境参数的变化提供频率依据。其中澳大利亚的ASPAS系统面向全世界提供测频服务，安装和服务费用不高，很有使用价值。 1.2 正确选择和架设天线地线 天线和地线是很多短波用户容易忽视的问题。当通信质量不好时，很多人习惯于从电台上找原因，而实际上信号不良常常源自天线或地线。

第三代短波通信技术的发展趋势

第三代短波通信技术的发展趋势 【摘要】随着通信技术的不断发展，很多新型的短波通信技术已经问世，且更新换代的速度非常快。第三代短波通信技术就是其中的代表，它是在1999年美军公布了一系列第三代短波通信协议的基础上发展起来的，目前已经有很多成熟的技术在实践当中。本文将介绍目前广泛应用于第三代短波通信系统中的同步管理、频率管理、数据传输和物理调制解调等方面的先进技术，然后阐述第三代短波通信发展的新趋势。 【关键词】短波通信;多方互动;集团化;加密软件 第三代短波通信技术是在1999年美军公布了一系列第三代短波通信协议（即MIL-STD-188-141B，简称“HF-3G”）的基础上发展起来的，相对于第二代短波通信技术，它在很多层面上都得到了改良，通信技术也得到了进一步的保障，通信的稳定性得到了增强。 一、第三代短波通信技术的发展现状 短波通讯实际上是通过电离层的反射进行通信的，在第三代短波通讯中，电离层仍是非常重要的传输介质。不过相比于第二代短波通讯技术，第三代短波通信技术能够有效地规避电离层对通信信号的反射、散射等影响信号稳定性的作用力，极大程度地保障短波通信信号质量和传输效果。特别是随着短波通信技术的不断发展与变革，很多新技术运用到短波通信中来，有效地提升了短波通信的质量和传输效果。如信道编码技术、差分跳频技术、短波网组技术等。可以说，随着短波通信技术的不断发展，短波通信的质量和传输效果等都得到了明显的提升。特别是同步技术在第三代短波通信中的运用，使第三代短波通信技术的管理模式更加先进。在第三代短波通信中两种主要的工作模式：同步模式和异步模式。同步模式中有两种情况，外部同步源和无外部同步源。使用外部同步源是采用外部GPS（全球定位系统）模块来实现同步。在没有外部同步源的情况下，则需要用同步管理协议来实现时钟同步。同步模式的使用使第三步短波通信的建链速率比第二代短波通信大大提高。除短波通信的管理技术实现变革外，在第三代短波通讯中，为有效地强化短波通讯传输的质量，最大化的保障传输效果，第三代短波通信数据传输技术在进行信息传输时，可以根据信息传输的实际需求来针对性地选择信道的容量。可以说，第三代短波通信技术在保障信道传输的稳定性方面有较强的深入研究，能够最大程度地减少干扰性因素的影响。 总之，第三短波通信技术是在第二代短波通信技术的基础上，不断发展，不断变革而产生的一种新型的短波通信技术。随着科学技术的发展，第三代短波通信技术也呈现出了很多新的发展趋势。 二、第三代短波通信技术的发展趋势 第三代短波通信技术是在第二代短波通信技术的基础上发展而来的，在通信

短波通信实际使用频率范围

短波通信实际使用频率范围 （1）1600kHz～1800 kHz：主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号。（2）1800 kHz ～2000 kHz ：160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。（3）2000 kHz～2300kHz：此波段用于海事通信，其中2182保留为紧急救难频率。 （4）2300 kHz～2498 kHz：120米的广播波段。 （5）2498 kHz～2850 kHz：此波段有很多海事电台。 （6）2850 kHz～3150 kHz：主要是航空电台使用。 （7）3150 kHz～3200kHz：分配给固定台。 （8）3200kHz ～3400kHz： 90米的广播波段，主要是一些热带地区的电台使用。 （9）3400kHz ～3500kHz：用于航空通信。 （10）3500kHz ～4000kHz： 80米的业余无线电波段。 （11）4000kHz ～4063kHz：固定电台波段。 （12）4063kHz ～4438kHz：用于海事通信。 （13）4438kHz ～4650kHz：用于固定台和移动台的通信。 （14）4750kHz ～4995kHz：60米广播波段，主要由热带地区的一些电台使用。最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚 （15）4995kHz ～5005kHz：有国际性的标准时间频率发播台。可在5000 kHz听到。 （16）5005kHz ～5450kHz：此频段非常混乱，低端有些广播电台，还有固定和移动台。 （17）5450kHz ～5730kHz：航空波段。 （18）5730kHz ～5950kHz：此波段被某些固定台占用，这里也可以找到几个广播电台。 （19）5950kHz ～6200kHz：49米的广播波段。 （20）6200kHz ～6525kHz：非常拥挤的海事通信波段。 （21）6525kHz ～6765kHz：航空通信波段。 （22）6765kHz ～7000kHz：由固定台使用。 （23）7000kHz ～7300kHz：全世界的业余无线电波段，偶尔有些广播也会在这里出现。 （24）7300kHz ～8195kHz：主要由固定台使用，也有些广播电台在这里播音。 （25）8195kHz ～8815kHz：海事通信频段。 （26）8815kHz ～9040kHz：航空通信波段，还可以听到一些航空气象预报电台。 （27）9040kHz ～9500kHz：固定电台使用，也有些国际广播电台的信号。 （28）9500kHz ～9900kHz：31米的国际广播波段。 （29）9900kHz ～9995kHz：有些国际广播电台和固定台使用。 （30）9995kHz ～10005kHz：标准时间标准频率发播台，可在10000 kHz听到。 （31）10005kHz ～10100kHz：用于航空通信。 （32）10100kHz ～10150kHz：30米的业余无线电波段。 （33）10150kHz ～11175kHz：固定台使用这个频段。 （34）11175kHz ～11400kHz：用于航空通信。 （35）11400kHz ～11650kHz：主要是固定电台使用，但是也有些国际广播电台的信号。 （36）11650kHz ～11975kHz：25米的国际广播波段，整天可以听到有电台播音。 （37）11975kHz ～12330kHz：主要是由一些固定电台使用，但是也有些国际广播电台的信号。

短波通信概述

短波通信概述 短波通信是无线电通信的一种。波长在50米～10米之间，频率围6兆赫～30兆赫。发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通信的主要手段。由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。目前，它广泛应用于电报、、低速传真通信和广播等方面。 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三：一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比； 二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波； 三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。 近年来，短波通信技术在世界围获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。 一、短波通信的一般原理 1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无

线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6兆赫；短波的波长为100米~10 米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： (1)地波（地表面波）传播 沿与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被吸收，很快减弱(波长越短，减弱越快)，因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 (2)直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达

l短波通信的发展历史及现状

l短波通信的发展历史及现状 短波通信(Short-wave Communication)，也被称为高频通信，一般指的是利用波长范围为100m到10m(相应的频率范围为3MHz 到30MHz)的电磁波的无线通信。短波的传播方式主有两种：一个为地波，另一个为天波。其中地波沿着地球表面进行传播，这种方式的传播距离主要由地表介质特性决定。因为地波的衰减随着频率的升高而增强，短波以地波方式传播时，使用常用的发射功率，短波的传播距离最多只有几百公里，所以地波不是短波通信中使用的主要传播方式。然而地波传播不需要经常改变无线通信的工作频率，但需考虑障碍物的影响，这也是其与天波传播方式不同的地方。 1901年，意大利无线电工程师马可尼在英国与纽芬兰之间(距离为3400Km)，实现了跨越整个大西洋的无线电通信。在这以后，因为无线电短波通信设备的价格低廉、便携性强、操作简单和灵活等优点，无线电短波通信迅速发展成为远距离无线通信的主要技术。从第二次世界大战开始一直到20世纪6O年代的这一段时间是短波无线通信发展的黄金时期，该技术广泛地应用于军事、广播、商业、气象等诸多领域，世界上许多国家并建立了覆盖本地区或世界性的专用通信网或公用通信网。但自从20世纪60年代以后，卫星通信等新兴远距离通信技术的出现使得短波通信的缺点越来越多地暴露出来：带宽较窄，射频频谱资源紧张，存在信道间干扰问题，易被窃听等等。相反的是，新型卫星通信技术

具有信道稳定、可靠性高、通信质量好、信道容量大等优点，许多本来是属于短波通信的重要业务逐步被卫星通信所取代。在20世纪60至7O年代，短波无线通信技术的研究与应用陷入低谷。但电子战、卫星战等战争方式的出现，使得人们发现一旦发生战争，各种通信系统都有可能被破坏，就是卫星也不能避免，如果过分依赖卫星作为中继站进行无线通信，在战时卫星一旦被摧毁，那么整个通信系统将瘫痪，后果是不堪设想的。短波自身的特点决定其是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，该技术的抗打击能力和自主通信能力超出其他通信方式，再加之卫星通信技术成本很高，而短波通信技术起点较低、价格低廉，一般的国家均能进行部署和使用。短波无线通信和卫星通信一样，都能够实现全球的通信，基于以上原因，人们对短波无线通信的发挥的作用又重新予以重视。 随着微电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，短波无线通信技术在自适应收发信机、自适应调制解调器、自适应均衡及检测、白适应天线阵等方面上取得了突破，使得短波无线通信技术有可能解决高干扰电平、衰落和多径传播等信道时变特性方面的问题，向着数字化、低误码率、高速率的方向继续发展。 2现有短波通信存在的缺陷 2．1地球电离层对短波通信的影响太阳的辐射使得地球大气层中的氮原子、氧原子失去电子，变成离子这些离子态的气体在地

短波的电波传播特点和工作频率选择

短波通信利用电离层折射，可以不依赖任何中继系统与数百千米到数千千米外的地方建立通信联络，短波通信按传播途径可分成地波和天波两种基本传播途径，由于电离层不断变化，使通过天波传播的短波信道并不稳定，影响短波通信的效果。只有透彻认识和运用短波电波的传播特点，才能发挥短波通信的应有效能，建立稳定可靠的通信联系。在短波电台灵敏度和发射功率、天线架设、地形地物均已确定的情况下，工作频率成为决定通信质量的唯一可选因素。本文主要就短波通信特别是短波天波通信的电波传播特点和工作频率选择问题作简要的探讨。 1短波的地波通信与工作频率选择 地波是指沿地球表面传播的电波，基本不受昼夜、季节等条件影响，因此信号稳定。地波传播时在大地产生感应电荷，这些电荷随电波前进而形成地电流。由于大地有一定的电阻，地电流流过时要消耗能量，形成大地对电波的吸收。地电阻的大小与电波频率有关，频率越高，吸收作用越明显。地波的场强与传播距离成反比，距离越远，信号强度越弱，远至一定距离，信噪比将降低到无法保证可靠通信的程度，导致通信中断。短波地波传播的噪声主要来自大气的天电和周围工业设备的电气干扰。 短波电台可利用地波传播方式在几千米至几十千米距离内建立稳定可靠的通信联络，其有效距离主要取决于短波电台的发射功率、天线的架设方式、传播路径上的地形地物影响及使用的工作频率。鉴于频率越低，大地对电波的吸收作用越小，短波电台利用地波传播方式进行通信联络宜选用短波频率的低段（3-6MHz）。 2短波的天波通信与工作频率选择 天波是指地面发出的经电离层折射返回地面的电波。电离层随昼夜、季节、年度而变化，导致天波传播状况随时变化，直接影响着不同频率短波电波的传播。 （1）电离层对电波的折射和反射 太阳辐射使地球大气中的氮、氧原子失去电子，形成离子，进而这些电离化的气体形成所谓电离层，其分布高度距地面几十千米至上千千米。有了电离层对于短波信号的折射作用，才使远距离通信成为可能。电离层可看成具有一定介电常数的媒质，电波进入电离层会发生折射。折射率与电子密度和电波频率有关，电子密度越高，折射率越大；电波频率越高，折射率越小。电离层电子密度随高度的分布是不均匀的，随高度的增加电子密度逐渐加大，折射率亦随之加大。可以将电离层划分为许多薄层，电波在通过每一薄层时都要折射一次，折射角依次加大，当电波射线达到电离层的某一点时，该点的电子密度值恰使其折射率为90°，此时电波射线达到最高点，尔后沿折射角逐渐减小的轨迹由电离层深处折返地面。当频率一定时，电波射线入射角越大，则越容易从电离层反射回来。当入射角小于一定值时，由于不能满足90°的折射角的条件，电波将穿透电离层进入太空不再返回地面。当入射角一定时，频率越高，使电波反射所需的电子密度越大，即电波越深入电离层才能返回。当频率升高到一定值时，亦会因不能满足90°折射角的条件而使电波穿透电离层进入太空，不再返回地面。 （2）电离层对电波的吸收 当电波通过电离层时，电离层中的自由电子在电波的作用下作往返运动，互相碰撞，消耗的能量来自电波，即为电离层对电波的吸收。吸收效果主要与电子密度和电波频率有关，电子密度越高、电波频率越低，吸收越大，反之则低。当吸收作用大到一定程度时，电波强度将不能满足短波电台的信噪比要求，导致通信中断。太阳耀斑期间，电波在电离层遭到强烈的吸收，以至接收不到由电离层反射的短波信号，造成短波通信中断。 （3）电离层的变化规律 电离层中电子密度呈层状分布，对短波通信影响大的有D层、E 层、F1层、F2层，各层之间没有明显的分界线，电子密度D层＜E层＜F1层＜F2层。由于电离层的形成主要是太阳辐射的结果，因此电离层的电子密度与阳光强弱密切相关，随地理位置、昼夜、季节和年度变化而变化，其中昼夜变化的影响最大。 D层是电离层中最靠近地面的一层。它在中午的时候电离程度最高，但离子很容易丢失，所以D层中午电子密度最大，入夜后很快消失。这一层只是吸收电波的能量，而不反射它们。D层电离化的程度越高，吸收电波的能力越强。 跟D层类似，没有阳光照射的时候E层失去离子的速度很快，因此它主要在白天影响传播。白天电子密度增加，晚上相应减少。但是E 层不像D层那样吸收较低频率的电波的能量而让较高频率的通过，E 层可以把电波反射回地面。在晚上E层非常弱，电波都能穿透它。 F1和F2层合称为F层，F1层中午电子密度最大，入夜后很快消失；F2层下午达到最大值，入夜逐渐减少，黎明前最小。对于远距离短波通信来说F层是最为重要的，F层在白天和晚上都存在，只是在晚上F层比较薄。因此F层在白天能把比较高频率的电波反射回地面，而到了晚上就让较高频率的电波通过。一般来说，在晚上可以把10～15MHz的信号反射回地面。 夜间D层消失，E层也变得很弱，F1和F2层合到了一起。由于没有D层的吸收作用，我们可以使用较低频率的无线电信号，这也是我们可以在晚上听到很多国外中波广播的原因。而那些在白天可以被反射的电波，在晚上则穿过了不够厚的F层。 能被F层反射的最高频率被称为最高可用频率。工作频率选择接近最高可用频率是一个较好的选择。因为低于这个频率的将被吸收得多，而高于这个频率的又容易穿透电离层。有时最高可用频率甚至降到了5MHz以下，这是由于电离层的扰动或者是F层过于稀薄。同样，太阳周期的最低点也会造成这种情况。太阳黑子可以使电离层的反射短波信号的能力增强。而太阳流又会使电离层扰动导致电磁暴，骚动的电离层会吸收电波。 （4）短波天波通信的工作频率选择 由于电离层的高度及电子密度主要随日照强弱昼夜变化，因此工作频率的选择是影响短波通信质量的关键。这就决定了为取得良好的通信效果，短波通信的工作频率必须随电离层的变化而改变。我们应在通信距离和天线架设、地形地物等因素确定的情况下，根据通信时段、气象条件等因素在一定范围内对工作频率进行调整，选择最佳频率，避开干扰频率，以达到最佳通信质量。 一般来说，选择工作频率应考虑以下原则： （1）不能高于最高可用频率 当通信距离一定时，可以被电离层反射回来的最高频率叫最高可用频率，通信频率不能高于最高可用频率，否则电波将（下转第88页） 浅谈短波的电波传播特点和工作频率选择 张太福韩宇 （中国人民武装警察部队新疆总队司令部通信站，新疆乌鲁木齐830063） 表1 时段频率 距离 500千米1000千米2000千米 0时最高可用频率 5.4MHz7MHz11.5MHz 最佳工作频率 4.6MHz6MHz10MHz 4时最高可用频率 5.3MHz 5.9MHz7MHz 最佳工作频率 4.5MHz5MHz6MHz 8时最高可用频率8.3MHz11.8MHz21MHz 最佳工作频率7MHz10MHz18MHz 12时最高可用频率18.8MHz23MHz33MHz 最佳工作频率16MHz20MHz30MHz 16时最高可用频率16MHz21MHz32MHz 最佳工作频率14MHz18MHz28MHz 20时最高可用频率9.5MHz11.8MHz18MHz 最佳工作频率8MHz10MHz16MHz 24时最高可用频率 5.4MHz7MHz11.6MHz 最佳工作频率 4.6MHz6MHz10MHz 95

短波通信发展综述复习过程

短波通信发展综述 邹光辉 短波通信又称高频（HF）通信，使用频率范围为3-30MHZ，主要利 用天波经电离层反射后，无需建立中继站即可实现远距离通信。同时由于电离层的不可摧毁特性，短波通信始终是军事指挥的重要手段之 一。由于短波通信在军事通信上的不可替代性，从20 世纪80 年代初,短波通信进入了复兴和发展的新时期。许多国家加速了对短波、超短波通信技术的研究与开发，推出了许多性能优良的设备和系统。短波通信再次占领一定的地位, 随着技术的进步, 对于通信的一些缺点, 不少已找到克服和改进的办法。短波通信的可靠性、稳定性、通信质量和通信速率都已提高了一个新水平。 一、由单一自适应技术向全自适应技术方向发展 短波通信存在着短波信道的时变色散特性和高电平干扰的弱点。因此, 为了提高短波通信的质量, 最根本的途径是“实时地避开干扰找出具有良好传播条件的无噪声信道”。完成这一任务的关键是采用自适应技术。所谓自适应, 就是能够连续测量信号和系统变化, 自动改变系统结构和参数, 使系统能自适应环境的变化和抵御人为干扰。因此短波自适应的含义很广。现已发展的自适应技术有自适应选频与信道建立技术、功率自适应技术、传输速率自适应技术、自适应调制解调技术、自适应分集技术、自

适应信道均衡及辨识技术、自适应编码技术、自适应调零天线技术。 传统意义上的自适应主要是指频率自适应, 是以事实信道估值为基础, 采用自动链路建立和链路质量分析技术, 因此也称为实时选频技术。在未来信息时代, 网络数据通信将成为主要的通信方式, 但是单一的频率自适应还无法满足网络数据通信的要求, 由于短波通信中各种新技术的出现, 特别是分组交换和各种自适应短波通信技术的发展, 为短波数据网的发展打下了基础, 频率自适应技术可与其他自适应功能综合构成全自适应短波通信系统。未来通信的需求促进了短波自适应通信系统正向全自适应技术的方向发展。 二、由窄带低速数据通信向宽带高速数据通信发展 针对短波通信存在的保密（或隐蔽）性不强、抗干扰能力差的弱点以及电磁环境的特点和规律, 为了提高短波通信干扰能力,发展起来了短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频通信技术为主体, 包括短波自适应跳频技术、短波直接序列扩频技术等。传统的绝大多数短波跳频电台都是传输模拟话音的模拟跳频电台, 此类短波跳频电台在技术上存在话音质量差、通信距离短、跳数低（通常为几十跳）等问题, 而且几乎都是窄带跳频。为提高抗干扰能力, 一方面必须提高跳频速率, 另一方面可以增加信号带宽, 使信号淹没于噪声之中。通常采取纠错、交织、加密等措施, 但与此同时, 又会使信息的有效传输速率降低。