关于甚低频无线通信信道噪声及性能特性的分析

宋南莹

摘要：甚低频（Very Low Frequency， VLF）是无线电频谱中极具特点的频段，在水下通信等领域中具有应用广泛。然而其可靠性依然有着非常多的不足，且深受外界各种因素的干扰。本文在概述和分析甚低频无线通信技术特点和关键技术基础上，研究了甚低频无线通信的噪声，最后结合现代无线通信干扰基本模式，分析了甚低频通信系统优良的抗干扰性能。

关键词：甚低频；无线通信干扰；特性

中图分类号：TN914.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0012-01

1 甚低频在无线通信中关键特性

甚低频指的是3-30kHz范围的无线电磁波，其波长范围相应是10km-100km。其在无线通信中的关键特性可分为甚低频传播特性、信道特性等方面。

（1）甚低频传播特性：传播路径，甚低频的波长较长；传播方式：甚低频传播方式主要有三种，地波传播、天波传播、波导模式传播，低频传播可在地球表面与电离层下边缘形成的波导里面传播；海水/地层电磁波的传播，改变传播规律中其衰减特性和相移特性的变化。媒质的电磁参数的不同对电磁波的传播的影响不同[2]。

（2）无线甚低频信道：无线甚低频通信由于无线通信链路很长，到达接收端的信号很微弱，并且海水、地层等媒介对其衰减很大线甚低频信道特性进行分析，所以无线甚低频信道有时延大、衰减大的特点。

2 甚低频无线通信信道噪声分析

甚低频外部自然噪声源主要是大气中的雷电；有时也有大量噪声能量来自外层空间，与太阳扰动有关[3]。在干燥、通风环境下，接收天线和接收机也会由于静电积累或放电而产生一定的噪声场，甚低频噪声干扰主要包括以下几种。

（1）大气噪声。由于大气放电具备一定的方向性在维度相对偏高的区域，其干扰的方向会伴随昼夜与季节的改变而发生相应的改变。

（2）工业干扰。工业加工环节的电力网、点火设施等其它的要素均会导致甚低频通信产生干扰以上要素影响程度的多少和当地噪声的大小以及供电系统有着非常大的关联。

（3）电台干扰。和甚低频通信的运行频率相类似的电台所发出的无线电波同样会对甚低频通信产生非常大的影响。第一，由于甚低频通信的使用人员的数量非常之多。第二，由于甚低频波段的频带自身宽度较窄。

（4）人为干扰。此类具备一定目的性的干扰在军事领域有着大量的运用。最为常见的人为干扰形式包含了单频、多频等其它的干扰方式。

3 甚低频通信对抗噪声干扰的性能分析

通信干扰的基本原则是破坏作战对象正确接收信息的能力。只要能够降低或削弱作战对象无线通信系统的接收信噪比，就可以使作战对象通信装备失去通信功能。甚低频抗干扰技术主要有以下几种。

（1）跳频技术。跳频技术是采取扩频码序列实施频移键控，以使得载波的频率不断的跳动改变，进而能够扩展频谱的技术[4]。跳频技术具备非常强的抗干扰能力，当前已经被大量的应用至甚低频通信抗干扰环节之中。通信方对于所有有效的频率实施适应同时调节发射功率，以使得功率能够适应跳频。

（2）自适应技术。自适应技术是一种最为常见的甚低频通信抗干扰技术，此方式经过改变系统里面所有的数据与架构，以达到系统的改善与增强。在正常状况之下自适应技术大都运用至对甚低频通信的链路品质进行定时分析，并且能够在同一时间针对数量较多的、不同的链路实施扫描与分析等，同时创建起具体的链路[5]。除此之外，在甚低频信号减少之时其能够按照具体的需求实施即时的更换，以降低外部因素的干擾。

（3）差错控制技术。检错码编码器将共信息序列编写为能够监测错误的码，经过发射机传递至信道之中。在传递的环节里面遭受噪声所产生的干扰。接收机接受到相应的序列之后，传递到译码器实施译码判定。如果没有错误，便经过反馈调控告知信宿接收序列同时通过反馈信道将明确信号反馈至发送端，发送端去除最初在存储器里面所留存的序列。

（4）分集技术。分集技术是用于弥补衰退信道所发生的损耗，其大都运用无线传播环境里面相同信号的单独样本间并不相互关联的特征，运用相应的信号合并方式对接收信号进行完善，已消除衰退所造成的消极影响。空间分集技术能够避免空间选择性的衰退，然而分集接收机间的距离需要符合超过3倍波长的本质要求。

4 结语

甚低频通信是对水下潜艇实施指挥的主要手段，加强对甚低频通信可靠性的研究具有十分重要的军事意义，其能够满足自适应与抗干扰通信的要求。本文主要对甚低频无线通信的背景及技术进行概述，分析了通信中甚低频传播、信道特性等特性，并对其几种噪声及其对抗噪声性能进行研究。总之，甚低频无线通信仍有大量关键问题需要深入研究，可进一步改善系统纠错效果，这样可以保持在工作深度接收信号，有利于最大限度发挥其战术、技术性能。

参考文献

[1]王华力，吴燕军，郝欢，等.甚低频 Chirp 扩频通信体制及大气噪声干扰抑制技术[J].现代军事通信，2014，22（4）：8-12.

[2]李永贵，李斌武，干练.无线通信抗接入攻击能力研究[J].现代军事通信，2014，22（1）：6-11.

[3]李斌，柳超，董颖辉，等.复杂大地甚低频十三塔伞形天线阵的互耦效应[J].无线电工程，2015，45（8）：65-68.

[4]周生奎，戴秀超，朱秋明，等.无线衰落信道模拟方法及仪器研制[J].电子测量与仪器学报，2015，（7）：988-994.

[5]Akyildiz I F， Jornet J M， Han C. Terahertz band： Next frontier for wireless communications[J]. Physical Communication，2014，12：16-32.