高山环境下短波通信抗干扰性及其安全解决方案研究

次仁扎西

（西藏自治区广播电视局092台，西藏日喀则 857800）

0 引言

随着现代科技的发展，短波通信技术在军事、交通、天气预报等领域得到了广泛应用。然而，在高山环境中，由于地形、气象、电离层等因素的影响，短波通信面临着很多困难和挑战。为了解决这些问题，人们在短波通信领域持续进行探索和研究，对干扰和安全问题的解决方案不断进行完善。在此背景下，对高山环境下的短波通信中存在的干扰和安全问题进行深入研究，并提出可行的解决方案。

1 高山环境下中短波传输特性

1.1 高山地形对信号传输的影响

高山地形对信号传输的影响主要表现在以下几个方面。首先，高山地形中存在海拔高度和起伏特点，地形较为复杂，使信号很容易遭受反向传播，即信号从发射机出发，在获得最远距离后，会反向回流到发射机或者从侧面远离发射机的方向传播[1]。其次，山谷、山峰和森林等障碍物，会对信号的传播产生很大的阻碍，出现信号丢失、多种信号干扰、信号折射等现象。最后，山地环境中通常存在风、雨、雪、冰雹等气象条件，亦会对信号传输造成影响，使信号在传输过程中衰减。

1.2 高山气象环境对信号传输的影响

高山气象环境与海拔、纬度、季节和天气条件等因素相关联，其对信号传输的影响主要表现在以下几个方面。首先，在高山地区，可以使信号在传输过程中发生衰减和折射，严重时甚至会导致信号完全丢失。其次，大气压力、氧气浓度的变化也会对信号传播造成影响，这些影响主要体现在信号频率变化、信号速率降低等方面。最后，由于高山环境的特殊性，如气压、温度和湿度等原因造成水汽，带来图像和噪声干扰，因此在图像通信方面也存在很大的困难[2]。

1.3 电离层活动对信号传播的影响

电离层活动是指地球大气层内，离大气层表面较高电离层的高度范围内，电离层被阳光紫外线辐射产生的变化。电离层活动对短波信号的传输有很大影响，主要表现在以下几个方面。首先，电离层对信号频率的反射作用会对短波信号的传输产生很大的影响。当电离层活动较弱时，反射参数变差而当电离层活动较强时，则反射参数较好。其次，电离层的浓度和分布是影响信号传输的共性因素，这些因素与和温度等其他因素交互作用，形成短波通信质量的主要影响因素。最后，由于电离层短时变化的复杂性和不可预测性，经常会出现短波信号的异常衰减、失真和干扰等情况。

1.4 短波通信干扰类型和机理分析

短波通信干扰产生的原因主要包括自然因素和人为因素两种，这些因素会影响信号的传播、接收和处理。常见的干扰类型和其机理有3 类。第一，频率干扰。主要由于近邻的信号或者设备以相同频率工作，或者无线设备的频率稳定度不够，频率已超出允许范围，较易导致频率干扰。第二，脉冲干扰。当设备启动或关闭时，设备产生的互感感应电流、电现象及其他电子噪声等都可能在一定的距离内干扰其他设备。第三，间听干扰。这种干扰是由通信器材本身引起的。比如，天线排布不当、线路过长等均会导致间听干扰的发生。

2 高山环境下短波通信的干扰消除技术

在高山环境下，短波通信的质量会受到地形地貌、气象条件、电离层变化以及人为干扰等多重因素的影响。这些因素可能引起信号的衰减、反向传播和散射等问题，导致通信的可靠性和安全性受到威胁。为了解决这些问题，需要采用有效的干扰消除技术，以提高短波通信的质量和可靠性。

2.1 硬件干扰消除技术

硬件干扰消除技术是指通过改进设备硬件结构和电路设计，消除设备本身和周边环境产生的干扰，提高设备的抗干扰能力和通信质量。常用的硬件干扰消除技术包括单元电路电源隔离技术、外罩屏蔽技术、数字信号处理技术。在单元电路中，使用电源隔离技术可以有效地消除电源干扰。这种技术通过将不同的电源隔离电路连接，保持电源信号独立。在信号传输过程中，由于各单元的电源供应隔离，同一个单元产生的干扰不会影响其他单元[3]；外罩屏蔽技术通过在设备周围添加屏蔽罩，避免外部干扰的影响。这种技术可以有效地消除电磁辐射和电磁感应，提高设备的抗干扰能力；数字信号处理技术是利用数字信号处理芯片对信号进行数字处理，通过数字滤波、模拟滤波等技术，去除信号中的噪声和干扰。这种技术可以增加设备的抗干扰能力，提高通信质量。

2.2 软件干扰消除技术

软件干扰消除技术是指通过软件算法对信号进行处理和分析，以消除信号中的噪声和干扰。软件干扰消除技术可以分为3 类，即数字信号处理技术、自适应滤波技术、系统加密技术。数字信号处理技术可以通过数字滤波、频域分析、时域分析等技术，去除信号中的噪声和干扰。这种技术可以在保证信号质量的同时，消除信号中的干扰和噪声，提高通信质量；自适应滤波技术是一种通过适应信号中干扰和噪声的自适应滤波器，将信号中的干扰和噪声去除。这种技术可实现动态滤波，适用于高山区域复杂环境下的信号处理；系统加密技术通过对信号进行加密处理，保障传输安全。这种技术可以使信号在传输过程中不受外界环境的影响，避免外部信号的干扰，提高通信的安全性[4]。

3 高山环境下短波通信的加密技术

随着信息技术的快速发展，信息的保障需要更高的安全性和可靠性。在高山环境下进行短波通信，信息传递会受到地形地貌、气象条件和电离层变化等因素的影响。同时，高山地区的复杂地理环境使信号的传输更加困难。为了确保短波通信信息的安全性和保密性，需要采用加密技术对数据进行保护。

3.1 加密技术的基本原理

短波信号在高山地区传输受多种因素的干扰，因此短波通信的加密技术显得尤为重要。加密技术可以对明文进行加密处理，生成密文传输到接收端，对密文进行解密，还原原始信息，从而实现对通信过程和通信内容的保护。加密技术的基本原理包括明文、密文、密钥等。明文是指从源头发送出来、未经加密的原始信息，而密文则是明文经过加密后的信息，接收方只能通过解密操作才能得到原始明文。密钥是加密算法中的处理参数，用于进行加密和解密操作。密钥可以分为对称密钥和非对称密钥。对称密钥加密算法使用相同的密钥进行加密和解密，常用的对称密钥加密算法包括DES、3DES、AES。而非对称密钥加密算法则使用一对不同的密钥进行加密和解密，常用的非对称密钥加密算法包括RSA、Diffie-Hellman 等。对于高山环境下的短波通信，采用合适的加密技术可以实现有效的信息保护和安全传输。

3.2 加密技术的分类

在高山环境下，由于地形地貌、气象条件和电离层变化等因素的影响，短波通信信息的传输可能会遇到困难。为了确保通信安全和保密性，需要采用加密技术对通信信息进行加密保护。常用的短波通信加密技术可以分为对称密钥加密技术、非对称密钥加密技术、调频扩展技术3 类。

对称密钥加密技术是指使用相同的密钥进行加密和解密，这种技术具有加密和解密速度快、实施简单等优点，因此被广泛应用于数据加密和保本传输的领域。

非对称密钥加密技术则需要使用不同的密钥，通过加密和解密算法对数据进行加密处理和解密还原操作。这种技术具有安全性高、保密性强等优点，并且在数字签名、认证和密钥交换等方面有着重要应用，也被广泛应用于短波通信加密领域。

调频扩频技术通过将信号调制成高速码元的短波信号传输，具有频带宽度小、抗干扰能力强等优点，并且能够保证加密信息的隐蔽性和保密性，因此也是一种常用的短波通信加密技术。

4 高山环境下短波通信安全传输技术

高山环境下的短波通信源于自然环境的复杂性和电离层的不确定性，存在着信息传输的不安全性，有被窃取和篡改的可能[5]。为了解决这个问题，安全传输技术被广泛应用于高山环境下的短波通信。

4.1 常见安全传输技术

4.1.1 SSL/TLS

SSL/TLS 是一种加密协议，通常用于Web 服务器和浏览器之间的安全传输，为数据在网络上的传输提供可靠保护。SSL/TLS 加密协议的实质是一种公钥加密技术，通过使用握手协议生成加密密钥，将整个会话基于此密钥进行加密和解密[6]。

4.1.2 VPN

VPN（Virtual Private Network）是一种将外部网络通过虚拟隧道加密传输到个人或企业内部网络的技术。通过建立安全通道的方式，使得用户的通信信息能够在网络上安全传输，以保障信息安全。

4.1.3 IPSec

IPSec 是一种提供网络层安全保护的协议。在高山环境下，通过使用IPSec 可以实现IP 数据包的加密和证书认证，从而保障短波通信的安全性。

4.2 安全传输技术的应用

4.2.1 移动电话

在高海拔环境下使用移动电话进行通信，经常会出现信号不好的情况，安全传输技术应用可以提高通信的可靠性和安全性。VPN 技术在移动通信中应用，可以大大提高通信的可靠性和安全性[7]。

4.2.2 网络视频监控

网络视频监控在高海拔环境下也经常用于保障通信安全。在网络视频监控中，通过使用SSL/TLS 以及IPSec等技术，可以实现对传输过程的加密，从而保障视频监控数据的安全性。

4.2.3 红外通信

红外通信也是高山环境下一种常用的通信方式，通过使用安全传输技术，如SSL/TLS 以及VPN 技术等，可以保证红外通信的安全性。

4.3 安全传输技术的未来发展

随着科技的不断发展，安全传输技术也在不断优化。未来，安全传输技术将会更加安全和可靠，应用范围将会更加广泛。

4.3.1 量子密码技术

量子密码技术作为一种具有绝对抗拒的信息安全传输技术，是目前被认为最具前景的研究方向之一。量子密码技术的应用可以保证信息传输的安全性和可靠性，且具有不易被攻击的优势。

4.3.2 深度学习的应用

在安全传输技术中，深度学习的应用可以帮助检测恶意攻击、增强安全保障，这一技术的应用可以大大提高安全传输技术的可靠性和鲁棒性。

4.3.3 区块链技术

随着区块链技术的逐渐发展，安全传输技术的应用会更加普遍。使用区块链技术可以实现去中心化的安全传输，提高数据的安全性和可信度。

5 结语

在高山环境下进行短波通信，信息传递会受到地形地貌、气象条件和电离层变化等因素的影响，影响了通信的可靠性和稳定性。为了提高短波通信的抗干扰性和安全性，需要采用相应的技术手段。因此，研究高山环境下短波通信抗干扰性及其安全解决方案的研究具有重要的意义。在使用短波通信进行远距离通信的场景中，采用多种抗干扰和加密技术，能够提高通信的可靠性和安全性。未来，随着技术的不断发展，短波通信的抗干扰性及其安全解决方案将得到进一步提升，为短波通信的应用提供更坚实的保障。