短波通信频率的选择技术研究与实现

左 浩

（南京熊猫汉达科技有限公司，江苏 南京 210000）

短波通信模块的选择是构建自动链路的基础，数据储存与分析模块是实现信号传输的保障，该模块的主要作用是记录通信频率中的频率记录和节点信息，通过对信号数据进行储存、记录、分析，结合历史通信数据为选择最佳通信和通信频率提供充足的参考资源。随着科学技术不断发展，各类通信技术层出不穷，相比其他通信技术来说，短波通信技术有着很多优势，应用成本低、应用范围广、环境适应性强、抗干扰能力强是该通信技术的主要优势。

1 短波通信简介

1.1 短波通信的特点

短波通信主要是利用地面发射无线电波，在电离层之间或者电离层与地面之前实现一次或多次反射来实现远距离通信。相比其他通信方式，短波通信的成本低廉，在很多特殊场景下也能实现快速通信且能保持稳定的通信能力。基于以上优势，短波通信被广泛应用于应急通信等领域，当发生自然灾害导致其他通信方式中断或者通信效果不佳时，可以应用短波通信

实现信息传递，从而确保救援工作的顺利展开。结合历次救灾情况来看，每当我国发生特大地震、洪水等自然灾害时，灾区很多通信中断，短波通信方式发挥了不可替代的重要作用[1]。但是短波通信也存在一些无法避免的弊端，其可用无线电资源非常有限，可用频率范围不足30 MHz，并且在通信过程中容易受到噪声的影响，会发生多径衰落、频移的等情况，因此在选择应用短波频率通信技术时，首先要明确干扰因素的具体特征，尽量降低干扰因素对通信的不利影响。

1.2 短波传播特性

天波传播和地波传播是短波通信的两种主要传播方式，短波信道是指负责完成接收方和发送方两地之间短波通信的无线介质。

1.2.1 天波传播

结合实际应用情况来看，天波传播是短波无线通信的主要传播方式，短波信号通过发射天线将信号辐射到高空，遇到电离层时反射回地面的那一部分电磁波称为天波。天波传播无线电信号的特点在于能以一定的倾角实现信号的发射，在无线电信号传播过程中，经过电离层之间或者电离层与地面之间多次来回反射实现信号的传输，基于以上特点，短波天波传播的方式适用于远距离场景下的传输，该方式的传输距离可以达到上万千米。但是天波传播的方式也存在一定的局限性，易受到太阳辐射强度无规律变化的影响，无线电信号在电离层传播中会出现极不稳定的情况。

1.2.2 地波传播

地波是指沿着地球表面进行短距离传播的电磁波，该传播形式发射倾角角度比较低。地波传播的稳定性和有效性与地球表面的媒介特性、收发天线的参数配、发射段的发送功率、电波传播路径等方面有着密切的联系，地波传播过程中不会经历电离层，无线信道通信条件不会随着时间的变化发生变化[2]。

2 短波通信频率的选择技术与实现

2.1 短波通信频率选择技术的分类

短波通信技术的应用范围比较广泛，在具体应用中要结合应用场景的具体情况和探测对象的具体特征选择适用性强的技术，频率预测技术和频率探测技术是常见的短波通信频率选择技术，这两者的特征不同，适用场景也不一样，应用效果也存在较大的差异。在具体选择中，要以应用的实效性、测量对象体质等要素选择合理的探测方式。短波通信频率的预测按照其实效性的不同，又可以分为长期预测、中期预测以及短期预测。按照探测方式的不同，可以将短波通信频率探测方式分为垂直探测、斜向探测和斜向返回探测。按照探测体质的不同，可以分为脉冲探测技术、导频探测技术、错误计数探测技术。在实际应用过程中，短波通信频率预测技术和探测技术必须结合起来使用。短波通信频率探测是实现预测的前提和基础保障，短波通信频率探测过程要为预测提供准确、可靠的信息数据和相关参数。此外，传统的短波通信频率选择还包括地理位置界限选择和时间界限选择。

2.2 预测技术和探测技术的有效结合

在短波通信技术具体应用中，通常情况下要根据探测工作的具体需求，将预测技术和探测技术相结合，提高短波通信频率的适用性。例如，当短波通信技术应用于军事领域的时候，预测技术和探测技术结合时要充分考虑军事的具体需求和应用场景，对多方面的因素进行综合权衡，确保短波通信技术能够满足军事通信的需求，在应用过程中能够充分发挥其作用，对短波通信空间展开有效的频率预测是短波通信之前的重点工作。值得注意的是，相比其他应用场景来说，军事领域对数据传输的稳定性、及时性要求较高，在有些情况下，通信信号会受到多方面因素的干扰，而短波通信具有较强的抗干扰能力和环境适应能力，在复杂的环境下也能保证通信信号的稳定性，相比其他的通信技术说，短波通信技术能满足军事通信的需求。在实际应用过程中，技术人员可以依靠定位系统对短波通信中信息的发送方和接收方的距离进行预测，保证在短波通信过程中双方都能够保持在通信的频率之内[3]。结合实际情况来看，很多因素都会影响短波通信的探测技术，在实施短波通信频率探测及时之前，为了降低噪音产生的影响，工作人员可以对噪音影响进行干预，根据噪音对短波通信频率产生的干扰程度，采用相应的解决措施，利用屏蔽噪音点的相关技术来降低噪音产生的干扰。单向短波频率窃听技术在短波通信频率选择技术中的应用也十分广泛，在具体应用过程中，该项技术可以对短波通信信道的特点展开全面的分析和研究，并结合相关数据信息选择出最合适的备选频率组，从而确保信息数据的准确性和可靠性。

2.3 建立较为完善的分析矩阵

建立完善的分析矩阵是提高通信效率，保证通信信号的稳定性、安全性、全面性的基础，利用矩阵对所要分析的短波通信频率进行多角度、全方位的探测。在构建分析矩阵时，技术人员要从短波通信技术的应用场景，从该技术的应用效果产生影响和干扰的具体因素（如地理因素、设备因素、周围环境因素等）出发，通过科学、合理的设计，降低各类干扰因素的影响。在矩波频率探测过程中，以频率预测为基础，通过相应的探测技术对短波频率进行分析和选择。对短波频率进行分析可以明确短波通信频率之间的内在关联，从而更好地选用短波通信频率探测方法，以便提高短波通信频率探测效率，同时还可以大大节约探测时间以及人力、物力成本[4]。值得注意的是，在探测矩阵模型构建过程中，要充分考虑实际的需求和具体情况，传统的短波通信频率技术探测过程持续的时间较长，在探测过程中很容易暴露通信目标，探测方法从整体来看比较落后。因此，在具体应用中，要根据实际使用场景对探测技术进行优化和调整。

3 短波通信频率选择模块整体方案设计

3.1 短波通信频率选择模块总体方案

短波通信选择模块的主要作用是当通信条件的具体情况无法确定时，可以为通信系统提供实时通信频率，包含初始频率的确认、点对面通信信道的确认以及信号传输过程中频率的更改和配置等方面的内容。如图1所示，可以利用短波通信频率选择模块，利用陆地站组成的有限网络、移动台站组成的无线网络，结合有线网络链路、短波无线链路、有线+短波无线链路、普通陆地站台、短波陆地站台、短波移动站台实现信号的传输和信道的确认。在具体通信过程中，利用有线网络连接其陆地站台之后，可以实现不同陆地站台之间的通信，当移动站台实现与其中一个陆地站台的通信之后，就可以实现移动站台与素有陆地站台之间的通信。此时，利用有有线网络连接起来的所有陆地站台就可以视为一个网络面，移动站台与陆地站台之间通信可以看作点对面的通信。基于以上情况，当移动站台之间信道、信号传输趋于稳定状态的时候，就会形成短波无线网络，此时不同的移动站台之间就能构建通信链路，从而实现点对点、点对面的通信[5]。

图1 短波通信频率选择模块方案示意图

如图1所示，当移动站台、陆地站台通过有线网络链路、短波无线链路、有线+短波无线链路、普通陆地站台、短波陆地站台、短波移动站台形成一定范围内的网络覆盖面之后，当移动站台M01与陆地站台S03之间进行信号传输时，因为S03不属于短波陆地站台，此时M01与S03之间无法实现直接通信，也无法建立直接通信的信道[6]。在这种情况下，需要在短波陆地站台中选择一个合适的站台作为通信中转站，可以选择S11作为本次通信的短波中转站台。在确认好中转站台之后，要求移动站台首先与短波陆地站台的中转站台实现通信，S11再通过有线网络依次与S01和S03实现连接，通过这种方式，短波无线链路就可以和有线链路完成移动站台M01与普通陆地站台S03之间的通信。

3.2 最佳通信路径选择方案设计

我国幅员辽阔、地大物博，陆地和海洋面积较大，以实现陆地与海洋之间通信为例，为满足海洋与陆地之间地通信需求，我国在陆地很多区域构建了多种类型的通信站台，其中利用短波通信站台通信的方式占有一定的数量比。结合实际情况来看，利用短波通信站台，不同的通信区域对通信需求和通信频率的要求不同，通信方式也不一样，具体可以分为点对点通信、点对面通信和面对面通信三种方式。在选择最佳通信路径方案时，点对点、点对面、面对面的通信方式具有各自的特征，点对点通信和点对面通信的关键在于，从多条通信路径中选择一条最佳的通信路径[7]。如图2所示，A、B、C、D分别为短波陆地站台，M作为短波移动站台。当移动站台需要与短波陆地站台实现通信时，A、B、C、D利用有线网络和普通陆地站台相连接，此时可以将陆地站台用有线网络连接起来所覆盖的范围试做一个面，只要A、B、C、D中任何一个站台与移动站台连接，短波移站台M则实现了与其他四个站台之间的连接，由此来实现点对面的通信。

图2 短波站台分布和链路选择连接示意图

4 结束语

综上所述，相比其他通信方式，短波通信有着诸多优势，实现方案简单、具有稳定的中继系统，可以利用电离层通过反射实现陆地大范围的通信，通信成本不高，在恶劣的环境下也可以保证信号传输的稳定性，确保信号的传输效率，短波通信在军事领域、恶劣的通信条件下有着广泛的应用，在选择通信技术时，技术人员要从通信需求、应用场景的具体情况出发，考虑影响通信信号稳定性、安全性和时效性的主要因素，充分发挥出现短波通信技术的优势。■