短波通信中抗干扰技术及应用分析

摘要：短波通信主要用于长距离信息数据传输，通信的可靠性和稳定性受外界因素影响较为严重，所以掌握干扰原理、影响因素和抗干扰技术，对提高短波通信质量来说至关重要。基于此，本文在对短波通信中的抗干扰技术进行深入分析的基础上，具体阐述我国抗干扰技术的广泛应用和发展前景。

关键词：短波通信；抗干扰技术；干扰因素；发展趋势

短波通信就是利用天线发射电磁波，电磁波经过电离层反射，最终顺利被接收设备接收。短波通信在传输过程中，受气候、雷电、温度、磁场等客观因素影响较为严重，这也就要求相关领域的技术人员必须能够强化对防干扰技术的研究和突破，真正掌握各种通信干扰问题和抗干扰技术的新型应用，不断提高短波通信质量。

一、短波通信的优缺点

短波通信技术的优点：天波和地波是短波通信传播信息的主要手段，短波通信所使用的设备体积相对小巧，能够最大程度地满足移动通信的实际需求，并且具有构建系统成本低、维护简单等特征，并可以结合实际通信需求进行及时调控，所以可在很大程度上保证通信安全。短波通信技术在应用过程中，可简化临时组网的操作过程，能够尽量减少外界因素影响，并提高短波信息系统的自然灾害抵抗能力。短波通信技术的缺点：在科学技术高速发展的背景中，短波通信技术在应用过程中也暴露出来一些问题，例如通信容量小、使用频段窄、干扰因素多等，通信质量也存在着不稳定和波动较大的情况。

二、常见的通信干扰因素

（一）外部干扰

天电干扰：大自然的雷电活动会产生一些电磁辐射，这些电磁辐射会对短波通信带来一定程度的干扰，通常情况来说，距离雷电中心越近，干扰程度越大。天电干扰对低频电磁波影响严重，但是如果天气过于炎热，对短波高频信号的影响也会持续增大，并且干扰程度会随着昼夜的变化而变化。

同频干扰：如果发射站选址不科学，就会导致相邻发射天线相距过近，那么如果某一个发射天线的同频信号相对强烈，就会因干扰而导致接收端的信号失真。

邻道干扰：相邻的电台、相近的频道信号之间会产生互相干扰，邻道干扰多是因为频率规划不科学而引起的。

互调干扰：如果有两个或两个以上的发射信号同步到达接收端，就会产生不需要的组合频率，这些组合频率通常与真实信号频率相等或相近，因此会互相干扰。

（二）内部干扰

短波通信系统的通信设备，例如天馈干扰、合成器、耦合器和功分器等，这些设备在运行过程中彼此之间也会产生一定的干扰。这种来自系统内部的干扰，我们统称为内部干扰，其特点是噪声分布较为均匀，分布范围较为广泛，并且受外界因素影响较小，自身不易改变。

三、短波通信对抗干扰性能的需求

短波通信系统对平台和技术的要求较高，同时受电磁威胁明显，这也决定了短波通信系统的强烈抗干扰需求。抗干扰性能需求主要表现在以下几方面：优化设计高速数据传输；在抗干扰条件下不断提高数据传输能力；不断提高抗多径干扰和跟踪干扰能力；提高抗干扰的针对性和实用性；对跳频同步和跳频通信进行一体化设计；提高短波通信系统的抗毁和运用能力、防御电磁脉冲的能力等。这些抗干扰性能需求在大功率的短波电台中尤为突出。

四、短波通信抗干扰技术的应用

（一）自适应技术

自适应技术能够对短波通信系统中的结构和参数进行自动调整，并促使通信系统具有更加强大的适应传输环境变化的能力。自适应技术显著提高了短波通信系统的抗干扰能力，可对短波通信质量进行改善。自适应技术的工作原理为：对短波通信的链路质量进行定时分析，并扫描多个信道，一旦接收对方信号，就立即建立频率链路，通信业务由此得以顺利传输。自适应技术能够根据具体的通信需求对传输信道进行切换，所以抗干扰能力显著。

（二）跳频技术

跳频技术在应用过程中，能够对短波通信频率进行更换，因此可以巧妙避开已经受到干扰的信道，并能够对频率表进行实时动态修改，将不受干扰的频点保留下来，将已经受到干扰的频点删除掉。跳频技术具有很强的抵抗衰落能力，可有效应对多路径衰落的通信问题，因此可在一定程度上拓宽频率宽带。

（三）短波自适应模拟跳频技术

短波自适应模拟跳频技术，不仅可以自适应建立跳频频率表，同时还能自适应修改跳频通信频率表。自适应建立跳频频率表主要是指授权可以使用的频段范围，经过信道的链路质量分析，将干扰较弱或者无干扰的频点组成跳频工作频率表。如果系统频率数小于探测可用频率数，就需要从系统频率数中取出N个频率作为频率表，并将余下的可用频率作为备用，如果系统频率数大于可用频率数，则允许若干个频率重复，以此来保证系统频率个数。按使用要求，每次通信前都能建立一个当前最佳或准最佳的跳频工作频率表，但由于是模拟跳频，加上又是半雙工通信，受干扰频率的实时检测和自适应信令的实时交互很困难，使得目前的短波模拟跳频一般很难做到频率表的自适应修改，多是在通信前经LQA建立跳频工作频率表，在通信中不再改变频率表；或经LQA得到一组可通频率，要么用于定频通信，要么以某可通频率为中点，形成工作频率表，实现窄带跳频。

（四）差错控制技术

短波通信系统在传输数据的过程中很容易出现错误和丢包问题，而差错控制技术能够对该问题进行妥善解决。差错控制技术在应用过程中，能够结合通信的实际情况，形成更为适合的抗干扰方法，例如自动重发请求、向前纠错以及混合纠错等。接收方一旦发现收到的数据存在错误，就会将这一问题及时反馈给发送方，发送方就可以利用差错控制技术对错误进行改正，因此差错控制技术能够有效保证短波通信数据的完整性和准确性。

（五）分集技术

短波通信信道在不同的使用情况下，信号强度各不相同、有强有弱，而分集技术就是根据不同信道的情况，组合两个或两个以上的信号，以此来对衰落的信道损耗进行补偿。分集技术能够在不增加传输功率和宽带的前提下，有效改善信道的传输质量，这也是分集技术优于其他抗干扰技术的应用特征。如果没有分集技术的支持，短波信号在传输过程中如果遇到噪声干扰或者信道情况较差时，发射机若想正常接收连接，就必须要发送较高功率才可以。

（六）调频技术

调频技术充分利用了相同同步算法以及伪随机调频图案算法，通过对频率表进行限制，通过离散频率或者同步跳变来增量伪随机，如此就可实现跳变过程中宽带的增加。调频技术的抗干扰能力十分显著，现如今已经在短波通信中有着广泛应用。

（七）跳时技术

跳时技术主要是利用时间域，在时间轴内进行发射信号的跳变，进而实现对发射内容的控制。

（八）非扩频类技术

扩频类抗干扰技术在增强通信系统抗干扰能力时，主要是利用降低信号发射功率、拓宽通信宽带占用率等方式来实现的。而非扩频类抗干扰关键技术则主要是在时间域、空间域和编码空间对通信体制常规抗干扰技术进行的深入探索，该类抗干扰技术主要包括自适应天线技术、无线电软件技术、分集技术以及触发通信技术等。

五、抗干扰技术提升信息传输质量的方法

若想提高短波通信传输质量，就一定要提高信息的抗干扰能力，最大程度地缓解信道干扰而产生的信号衰减影响，并不断提高信号发射端的抗干扰能力。

（一）信道纠错防干扰：信道编码技术

技术人员可以在数字信号处理技术的支持下，人为地按照一定规律在原始信号中增加监督码，那么发送端和接收端就可根据有规律的监督码，及时发现差错。一旦信号在传输过程中出现差错，工作人员也可以利用编解码技术的纠错机制对出现差错的信号进行校正，这一过程需要牺牲信号宽带，才能对信道中的噪声和干扰进行抵御。

1.重传纠错技术

当信号经由发射端通过无线信道传至接收端时，接收端通过对检错码译码来判断信息是否出错，如果信息出现差错，接收端就需要将信息反馈给发送端，发送端会重传信息，直到译码正确为止。重传纠错技术需要不停地反向反馈，因此通信效率较低，现如今已经不能满足信息高速传输的具体需求。

2.前向纠错技术

当发射端通过无线信道传输至接收端，接收端通过对检错码译码判断差错，当信号出现差错时，接收端译码实现自动纠错。

（二）信号发射端抵御干扰：跳频技术

因为信号的发射频率并不固定，所以信号发射方和接收方的频率也会按照预定的规律进行相应变化，即使在部分有效信号频带进入了干扰信号频率，信号也可以借助未被干扰的频点进行传输。技术人员需要按照“时间－频谱”来开展天线和频率的切换，以此来解决信号的收发端干扰问题。跳频技术的基本模型如图2所示。

六、抗干扰技术在短波通信中的实际应用

（一）外部干扰典型案例

问题现象：若干个频率不相关的信号之间产生了互调干扰，不能对频率放大器抑制。

检查方法：①查看信号接收机是否与天线耦合器妥善连接，如果连接，就断开天线耦合器，并且将信号接收机直接与天线连接。如果干扰消失，则证明天线耦合器互调问题。②如果干扰并未消失，对支线中的二极管避雷器进行检查并断开，然后详细观察接收机的输出情况，如果干扰问题消失，则说明避雷器存在问题，需要及时更换。③如果干扰仍未消失，则说明接收机本身出现问题，工作人员可以将输入调谐电路断开，并打开接收机的衰减器。

（二）内部干扰典型案例

问题现象：无论工作人员怎么调整接收机频率，接收机仍然存在噪声，工作人员判断存在内部干扰源。

检查方法：①找出噪声源，将其他设备的电源开关逐步关闭，如果在关闭某设备开关后噪声消失，则表明该设备就是噪声源，可以对其进行更换。②确定噪声路径，通常情况需要使用宽铜线完全接地或使用线路过滤器限制频率噪声等方法进行解决。

七、短波通信中抗干扰技术的发展趋势分析

（一）以全自适应技术为发展方向

天气变化、幅度衰落、多径时延都会在一定程度上影响短波信道的稳定性，所以若想进一步提高短波通信质量，短波通信系统就必须能够结合短波信道的变化，对系统结构和参数进行自适应改变。在技术高速发展的背景中，全自适应技术将全面取代单一的自适用技术，因为单一的自适应技术已经很难满足以网络数据为主的通信需求。所以自适应技术需要与多输入多输出、空分编码、自适应天线、智能天线等技术进行有机整合，构成全自适应短波通信技术，这种通信技术应该是全方位的，包括自适应选频与信道建立技术、传输速率自适应技术、自适应信道均衡技术、自适应天线技术等。

（二）高速调制解调技术

在高速数据传输过程中，高速数据调制解调技术是最为核心的技术之一，如果信道的有效宽带不变，若想提高卫星通信链路的数据传输能力，也可以采用多进制调制方法，目前广泛应用在窄带短波电台的调制解调器中串行和并行两种体制。其中串行体制使用的单载波调制发送信息的最高速率为9.6kbit/s；并行体制就是将发送的数据并行分配到多个子载波上进行传输，在传统的并行体制中，各个子载波并不重叠于频谱上，所以在接收端可以用滤波器组对各个子信道进行分离，各个子信道之间要留有一定的保护频带，这种频带利用率较低，目前最高速率仅为2.4kbit/s。现如今，正交频分复用调制方式因为具有较快的传输速率、较高的频带利用率和较强的抗多径能力，已经在短波通信领域大放异彩。

（三）抗干扰技术体制向宽带发展

若想进一步提高短波通信的抗干扰能力，提高自身跳频速率和增加信号宽度是最主要的路径，传统的加密、纠错和交织措施，在一定程度上减弱了信息的传输速率，所以增加信道宽带和短波信道的频率已经成为提高信息传输速率已经成为该领域发展的必然趋势。除此之外，软件无线电由数字化向软件化转变、随机性扩频码序列更优及由单一链路向综合性网系的方向发展，也是短波通信抗干扰技术发展的主要趋势。

综上所述，在短波通信领域，抗干扰技术是一个十分重要的研究课题，若想降低干扰对通信质量的影响，就必须不断提升短波通信系统的抗干扰能力，在科学技术高速发展的背景下，不同领域的技术交叉也引领前沿技术向着全新的方向发展，例如自适应跳频技术就是将传统跳频技术和自适应技术相结合。先进的抗干扰技术，能够显著提高通信质量的可靠性和抗干扰能力，需要广大技术人员对此进行深入研究和有效应用，以促使我国短波通信系统更加完善、技术性能更加优越。

作者单位：方仁杰   中国民航大学电子信息与自动化学院

参  考  文  献

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