短波通信系统发展及关键技术综述

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短波通信系统发展及关键技术综述
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摘要:短波频率资源有限,通信质量不稳定。但短波是唯一一种可以不依赖于基础设施和中继实现远距离通信的方式。同时,短波设备体积小,机动性强,成本低,以及在特殊环境下能快速展开等特点使其在无线通信中起到非常重要的作用。随着物理层数字信号处理技术的发展,短波通信传输技术为短波通信系统的发展提供了支撑。在民用航空、应急通信领域,短波是不可或缺的通信手段。尤其在军用领域,短波已经得到长足发展,是卫星远距离通信的必要补充。
关键词:短波通信系统;发展;关键技术短波通信不需中间设备传播而只需借助大气层,并具有一定的抗毁灭能力。短波通信拥有组网较为灵活、作用距离远、价格相对便宜等诸多优点,从而使得其在军事上得到了广泛的应用。但是随着科技的发展,各种电波对短波通信或多或少会产生的影响。在未来的战争中,电磁干扰会日益增强,因此,就需要逐渐创新抗干扰技术来提高短波通信系统,以提高其适应力。
1 国内短波通信现状
网络覆盖式短波通信要领大范围在军用通信中发挥作用,同时,其也在民用通信中得到了一定程度的利用。应用于军事领域的远距离通信方式主要有卫星通信和短波通信两种方式。在危急情况下,卫星系统运行不稳定,而短波通信在复杂环境中的抗扰动性能更好、灵活性更强。由此可知,短波通信在军事通信方式中占据着举足轻重的位置。应用于民用通信领域的通信方式有许多种,因为我国人多地广、地形多变、自然灾害频发,传统的通信方式易受到环境干扰而不能有效完成通信任务,但短波通信的自适应能力强、耗费低。因此,短波通信在民用通信手段中也占有一席之地。但是,国内主要使用点传递式短波通信,特别是在危急情况下,例如抢险救灾之后的消息链接,点传递式短波通信能够完成传播灾区情况消息至灾后指挥中心的任务,但不能将灾后情况详情呈现,并且因其传播速度低而不能充分适用于紧急事态。
2 短波通信系统技术研究
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水牌制作短波通信技术机动性好、通信距离远、生存能力强、经济有效,虽然目前卫星通信以及其他的通信技术发展的十分迅速,但是短波通信由于其优良的特性没有被时代淘汰掉。短波通信技术和计算机技术相结合,能够使短波通信在实施信道估算、自适应天线阵列等技术得到了很大的进步。短波通信的目标小,在战争爆发时,短波通信不易被摧毁,而卫星通信所使用的卫星极易被摧毁,所以在战争
中短波通信的可靠性较高。与其他的技术相比,短波通信的成本低、体积小、便于移动,在军事上使用的范围更广。本文主要针对信道编码技术以及高可靠抗干扰技术进行分析。
2.1 信道编码技术
餐具架2.1.1交织。无线信道的变化相对于符号持续时间来说是缓慢的。典型的移动台在衰落深陷区会持续几十毫秒。一般的码不能纠正大量错误,在使用交织后,每个符号会有独立的衰落,即使有些符号较差,也能够恢复出信息,如果没有交织,有效性会下降很多。交织在与编码结合时能够减少平均误比特率,对于没有编码的系统,交织器仍然能够起到分散突发错误的作用,但是并不能减少平均误比特率。交织会增加传输等待时间,在最大等待时间小于衰落深陷持续时间的情况下,交织器的有效性会大大降低。
2.1.2 分组码。最简单的线性分组码是汉明码。分组码将数据源分组,在分组内计算出一个更长的码字并且进行传输,冗余度越高码率越低,纠正错误的概率越强。分组码的理论和实际已经很成熟,已经得到了广泛的使用,但是还存在缺陷,比如分组码是面向数据
块的编码方式,要等到整个码字全部接收完毕后才能进行译码,数据块较长时会有较大的系统时延,分组码对于帧同步的要求非常高,也会造成一定的增益损失,所以在低信噪比情况下分组码的纠错能力很弱。
2.2 高可靠抗干扰技术
2.2.1 短波跳频与直扩抗干扰。短波跳频是短波通信抗干扰的主要手段之一。由于短波通信系统受到短波频段和带宽的限制,短波跳频一般以慢速跳频为主,并且短波跳频的实现还需要有足够的短波频率资源。国外北约组织定义了短波跳频抗干扰体制标准 STANAG 4444,设计了短波慢速调频体制,跳速为8.89跳/秒,具备一定的抗干扰能力。美军的Link22 数据链系统也采用该跳频体制。另一种短波通信抗干扰手段是采用直接扩频技术,将需要发送的信息展宽到一个很宽的频带上,同时也抑制了噪声对有用信息的影响。但是短波直扩技术由于短波频段窄,直扩技术占用更多的短波带宽,影响了短波频谱的利用效率,所以该技术的实际应用还在进一步研究中。
2.2.2 多频多点接入的空间分集。由于短波信道质量不稳定,不同位置的节点相互通信时,能到统一的短波频率进行通信的概率较抵,因此,单一频率条件下的组网会导致网络运行失效。而采用多频接入控制方式,保证当一个频率不可用时,可以切换另一个使用频率,大大提高了短波通信的可靠性。采用多频多点接入技术需要更多的频率资源。多频多点接入技术示意图如图1所示。国际民用航空通信公司(ARINC)开发和运营的民用空管 GLOBALLINK/HFDL 系统的多频多点接入控制机制,空中飞机根据地面配置的频率质量自动接入到地面通信站点。在为期 30 个月的试验中,采用 3 个地面站,每个地面站 2 个频率,系统的可通率超过了 95%,随着站点和频率的增加,可通率会更高。
狗皮护膝图1  短波多频多点接入的空间分集
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短波通信因具有长路径有效传播的特点,于一系列特殊条件中,其能够代替卫星远路径无线通信方式。随着短波通信要领的进步,美国和北约在此方面投入了大量的研究,并取得了相对丰厚的成果,因而占据了短波通信领域的尖端,使短波通信广泛应用于民生和军事战争中。本文主要分析了短波通信系统的发展和技术,并对未来短波通信要领的进步方向展开了研究,希望可以为我国短波通信系统的换代更新提供帮助。参考文献:
[1] 张雅.基于TDMA 短波通信网络的仿真[J].现代电子技术,2012(8).[2] 刘雨,樊超.浅析发展短波通信技术的现实意义[J].中国新通信,2014(16):37.

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