无线电短波通信的新技术新方向

2015-10-20杨少华邓湘平

中国科技纵横 2015年16期

杨少华邓湘平

【摘要】无线电短波通信由于具有通信距离较长和网络工程架设简便等优点而得到人们的广泛应用，随着无线电通信业务的迅猛发展，随着现代通信技术的快速发展，海战场的通信电磁环境日趋复杂，各国舰船上各类先进的电子设备不断增多，了解和探讨无线电短波通信的新技术新方向变的更加迫切，对提高舰船无线电技术水平与战斗力有着重要的的作用。

【关键词】无线电短波通信技术方向

1无线电短波通信概述

短波是指频率在 3MHz～30MHz 的电磁波，实际中无线电短波通信使用的频率范围为1.5MHz～30MHz。短波频段的电波传播有两种形式：天波传播和地波传播，由于地波传播中对于高频信号的衰落随着频率的升高而剧增，故无线电短波通信中主要以天波传播为主，地波一般只应用于近距离通信，其工作频率一般选在3MHz～5MHz之间。地波传播信道参数基本不随时间变化，一般可视为恒参信道。天波传播方式主要依靠电离层的反射来实现，它的传播损耗比地波小得多，可用于远距离通信，其距离可达上千公里，但此时信道受电离层变化和多径传播的严重影响而变得很不稳定，其信道参数随时间产生随机变化，故称为变参信道。在后续文中提及的短波信道在未加特别声明时均指天波传输信道。

2无线电短波通信的新技术分析

2.1新技术特点

近年来，短波通信技术的发展在世界范围内获得了长足进步，出现了很多新电台、新装备和新技术。其主要特点有：

（1）短波电台。短波电台体积变得越来越小，功能日渐强大，性能不断升级，兼容性越来越好。实现数字化发展是短波电台的一大趋势。

（2）短波天线。无线电短波天线以宽带、全面、突破“盲区”、高受益方向为发展趋势。体积变小了，效率边高了。现在社会已经退出了多款新型基站天线和车载天线。

（3）噪声消除。在降低噪音方面应用了多种静噪、消噪方法，应用最多的是美SGC 公司研发的ADSP2 单端消噪器，可以连接在多种无线电台的接收音频放大电路中还可以制成消噪扬声器，静除信息道路中的背景噪声，提高短波电台的接收质量，趋向超短波电台的收听水平。科技不断发展人们对短波通信的加深研究，还有对某些新技术的不断优化，未来无线电的应用中，短波通信可以自信的呈现在世人面前是一番崭新景象。

2.2新技术

（1）跳频通信技术。要达到通信的抗干扰性能提高的目的，此技术被广泛采用跳频通信含义是通信两端的载波频率参照设置的伪随机码同步跟新，该技术的应用可以高效的抗干扰和降低信息被拦截的机率。对于应用视距传播方法的超短波电台来说，传播信号道路的稳定性使得宽频段或全频段跳频实现了可能性，无线电宽带技术已经成为了超短波通信发展中的关键技术之一。此外，在信息对抗中要达到有效的对抗效果的目的，设计电台的时候可以采取折中的方法，获得最好的系统性能，比如采用加大发射功率，增高反应速度，加宽信号带宽的方式来加强跳频对抗的能力。拥有全频段、高跳速等性能于一体的跳频电台是将来抗干扰对抗通信中的主要发展方向。

（2）扩频通信技术。所谓扩频通讯指的是拓展频谱通讯，它是将传输信息的频谱用扩频函数拓展成宽频信号，接纳端收到信号后利用相应手法将频谱复原，然后获取信息的一种通讯方法，这种通讯方法将信息以低密度谱的形式躲藏于噪声电平中，使敌方难以发现信号，到达干扰扰的意图，在扩频通讯中重要的是选好扩频方法，常用的有混合扩频方法和混沌直接序列扩频（Ds/ss）方法，混合扩频方法能有用对立单频、宽带、远近及中继转发搅扰，混沌直接序列扩频（Ds/ss）方法在坚持系统误差功能不变的一起，能反抗传统的用来检测二进制Ds/ss信号的解扩方法，添加截获的艰难，然后保证传输信息的安全。

（3）自适应通信技术。在较短的时间建立联络是对通信的起码要求，自适应通信技术的实现可使超短波电台具有自适应能力，以保证在不断变化的环境中能有效、快速、可靠地进行通信，自适应技术主要包括两个主要环节，即自动信道检测和自动频率选择该系统可对预置信道进行检测，自动选择最佳工作频率，避开外界干扰，增强抗干扰能力及自动接通和恢复中断线路，自适应技术可根据信道质量的优劣选择可靠的传输速率，还可以自动改变调制方式和编码纠错方式以降低误码率，自动调整输出功率以提高发射效率等。

（4）通信反对抗技术。微电子技术的不断发展，微处理器在通信设备中得到广泛应用，植入病毒程序成为了一种全新的通讯干扰技术。因为病毒程序可以经过无保护通讯，进而直接进入指挥控制中心，故而发达国家尤其是美国正在积极研发潜藏式自动攻击程序的配备。此外，超短波电台选用零位天线调整器作为辅佐的天线对抗办法，选用多副接纳天线，自动识别传输信号和搅扰信号，以进步抗搅扰功能。

3无线电短波通讯技术未来发展方向

随着无线电短波通信的发展，其在技术上已经取得了一系列的进展，主要有以下几个方面的发展展趋势。

3.1向高速宽带方向发展

未来的无线电短波通信将会由原来的低频、定频通信方式、变换为跳频与扩频、高低速跳频、再带与宽带结合的综合通信方式。因此可以看出未来无线电短波通信技术主要向以下几种模式转变：

（1）高速差分跳频电台。差分跳频是最近一段时间出现的一种与以往的跳频技术根本不同的无线电短波通信技术。在差分跳频中跳频序列不再受伪随机码序列的控制，而是由数据序列依靠频率的转移函数映射后得到的。依靠频率去转移函数，然后将纠错编码、信息调制和跳频三者有机结合，最终形成了高速差分跳频电台。而在接收端，拆分跳频电台主要是依靠对几条信号进行的联合检测，最终达到差分跳频序列，然后再对频率序列进行译码，解调出数据信息。差分跳频技术不仅能够提高数据传输的速率，而且也提高了系统的抗衰落能力和抗干扰能力。

（2）直接序列的扩频电台。主要是借助伪噪声序列对所发送的数据信息进行更改，将对系统宽带进行扩展，让短波信号淹没在噪声之中。从而达到抗多径、抗窄带干扰的能力

（3）自适应短波跳频电台。是指自适应短波调频电台通过将跳频技术与频率自适应技术与结合起来，依靠频率自适应能力决出可通的、较好的频率作为跳频频率表，因而避免了调频的盲目性，提高了电台的可通率。所以，与一般的跳频相比，自适应跳频电台的数据传输率、跳速、宽带都有较大的提高，干扰能力也逐步增强。

3.2向抗干扰方向发展

之前的很多短波跳频电台都属于模拟跳频电台，一般短波跳频电台具有通话质量差、通信距离短以及跳速效率低等缺陷。，并且大部分都是窄带跳频。所以，针对无线电短波通信存在的问题，形成了无线电短波通信的电子防御技术。这类技术主要通过扩展短波频谱来实现，主要包括直接序列扩频、自适应跳频以及短波跳频等技术。

3.3软件化的未来发展方向

无线电短波通信方式的数字化主要包括以下两个方面的内容：一是数据通信业务，尤其是高速数据业务，二是语音数字通信。无线电短波通信方式的数字化，就是以数字信号处理技术和误码率较低的话音编码技术，来实现无线电短波通信向数字化技术转化。现阶段微电子技术发展迅猛，为大规模集成电路以及微处理机在无线电短波通信中的应用创造了良好的条件，为此通讯设备的也逐渐向高集成、通用化和小型化趋势发展。目前无线电短波通信逐渐应用在电子对抗、自适应以及计算机网络等诸多方面。

3.4向网络方向发展

传统的无线电短波通信业务已经不能适应数字化的应用需求。在当前的无线电短波通信应用中，无线电短波通信需要更多的网络应用，并有望成为因特网的一部分，而未来的无线电短波通信正同其他通信一样，逐渐地迈入了网络化时代。但是由于短波信道有其自身的特殊性，全网各电台如何对频率的复用以及实施选频等问题都有待去解决。因此，为了增强无线电短波通信设备与系统的智能化、自动化，无线电短波通信设备正在不断更新，未来通讯设备将以第三代通信设备为主体，主要应为第三代无线电短波通信设备具备数字化、网络化等优点。其关键技术主要涵盖短波组网通信技术、高速短波跳频技术以及第三代自动链路技术等。随着人类对无线电短波通信网的抗干扰能力、传输速度、网络容量等多方面要求的不断增强，国际上各个国家在第三代网络化、数字化无线电短波通信系统网的研究上取得了显著的成绩。从实际应用中来看这种无线电短波通信网其实就是一个具有庞大传输功能的数据网，能够开展各种远程业务，成为各个指挥系统沟通的主要途径，同时它可以将TCP/IP网络和远程电路网络扩展到距离更远的地区，通过短波信道为其提供各种业务。

3.5向高速调制解调技术方向发展

“话”和“低速报”是传统无线电短波通信方式，它很难满足现代数据通讯的需要。为了实现数据话音和数据信号在短波信道上的传输需要借助短波调制协调器设备，该设备在数据通讯中扮演者不可替代的角色。未来短波通讯技术的发展应首先解决当前通信过程中容易受到电磁干扰这一问题，

通过提高数据传输速率和数据传输的可靠性，来满足人们对数据业务，特别是高速数据业务的需求。其主要包括语音编码技术、数字调制技术、短波调制解调器技术和差错控制技术等。但是由于无线电短波通信是一个典型的时变信道，不仅存在多径时散而且还存在衰落，再加上信息通信中受到电磁干扰的影响较大。为了提高信息在网络中能够可靠、安全的传输，必须保证调制协调器具有较强的抗干扰、抗衰落以及抗多径的特点。因此，未来对无线电短波通信的研究应将短波抗多径调制协调器技术研究当做重要内容。

3.6智能化、自适应的发展方向

天线是无线电系统中的重要设备，也是实现电路电磁能量正反转换的必要器件。在转换过程中，主要有三个作用，一是高效率变换；二是获得或送出更多的功率；三是聚集的发射或选择接收。而从传统的无线电交换方法上看，侧重的是第三个功能，即强调聚集的发射或选择接收的尺寸大小。因而，传统的无线电交换使人们发明成百上千种天线，但是很难做出选择，没有统一的标准。从以后无线电短波通信的发展方向上看，无线电将会向自适应天线技术，自动控制方向转化。因为自适应天线可以自动适应环境的变化，提高系统对有用信号的检测能力，有效跟踪有用信号，并且还能优化天线的方向图，消除和抑制干噪声和其它因素的干扰。由于自适应天线可以自适应地整合阵列单元的相位和幅度，这就使该阵列特性处于一种最佳的状态，特别是它还能自动调整波瓣图的零点位置，使之对准干扰源的方向，改变其方向特性。并且自适应天线还具有提高通信信号，降低电波交叉所引起的干扰的特点。因此，它是一种在未来能够引人关注的天线型式。

4结语

由于无线电短波通信在通信领域中的重要地位，所以世界上许多国家都在加紧对无线电短波通信技术进行研究，从而对以后无线电短波通信技术的发展，起到了巨大的推动作用。随着科学技术的进步，无线电短波通信将会在未来社会中发挥着更重要的作用。

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