主頁(yè)（http://m.by236.com）：淺析短波通信新技術(shù)

　　摘要：短波通信有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于政府、軍事、外交、氣象、商業(yè)等部門(mén)，但也存在固有的缺點(diǎn)。本文介紹了短波自適應(yīng)頻率、DSP數(shù)字消噪、無(wú)盲區(qū)通信以及短波組網(wǎng)等新技術(shù)的一般原理、性能特點(diǎn)、產(chǎn)品及相關(guān)情況，分析了短波通信發(fā)展需求和趨勢(shì)，為同行提供參考、借鑒。.htm
　　關(guān)鍵詞：短波；自適應(yīng)頻率；DSP數(shù)字消噪；無(wú)盲區(qū)通信
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TN014 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2012) 10-0000-02
　　一、引言
　　短波通信又稱(chēng)高頻（HF）通信是指在3M-30MHz頻段范圍內(nèi)，通過(guò)電離層反射進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸或通過(guò)地波進(jìn)行近距離傳輸?shù)囊环N通信手段。短波通信與其它通信方式相比，有自身的優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，在數(shù)千公里范圍內(nèi)短波不需要轉(zhuǎn)發(fā)器就可進(jìn)行超視距通信；抗毀性強(qiáng)，短波是唯一不受網(wǎng)絡(luò)樞紐和有源中繼體制約的遠(yuǎn)程通信手段，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或?yàn)?zāi)害，各種通信網(wǎng)絡(luò)都可能受到破壞，衛(wèi)星也可能受到攻擊，但電離層具有不可摧毀性；接收設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)于廣播業(yè)務(wù)，接收端只需要配置短波接收機(jī)即可。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，短波通信一直是世界各國(guó)中、遠(yuǎn)程通信的主要手段，廣泛應(yīng)用于政府、軍事、外交、氣象、商業(yè)等部門(mén)。
　　短波通信也存在固有的缺點(diǎn)：多徑衰落現(xiàn)象嚴(yán)重，短波在電離層反射的傳播過(guò)程中，信號(hào)振幅變化達(dá)幾十倍，甚至幾百倍；盲區(qū)內(nèi)通信困難，一般來(lái)說(shuō)，短波通過(guò)地波傳播最遠(yuǎn)距離約為30公里，而天波從電離層第一次反射落地的最短距離約為100公里，因此30公里至100公里的區(qū)域，形成了短波通信的盲區(qū)；電離層暴變嚴(yán)重干擾短波通信，電離層參數(shù)受太陽(yáng)等外界影響，F(xiàn)2層的電子濃度、有效高度以及電離層結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生不規(guī)則變化，使電離層的最高可用頻率降低，甚至完全破壞而使短波通信中斷。
　　近年來(lái)，隨著短波通信在航空導(dǎo)航、水上安全、搶險(xiǎn)救災(zāi)、軍事通信等方面的廣泛應(yīng)用，其穩(wěn)定性和可靠性差的缺點(diǎn)日益突出，給短波通信研究帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)的同時(shí)，短波通信新技術(shù)發(fā)展也面臨著前所未有的機(jī)遇。
　　二、自適應(yīng)頻率
　　短波信道(電離層)是一種典型時(shí)變色散信道，其路徑損耗、時(shí)延散布、噪聲和干擾等都隨頻率、地點(diǎn)、季節(jié)、晝夜的變化不斷變化，因此，短波通信中工作頻率是不能任意選擇的。統(tǒng)計(jì)表明，即使在夜間通信環(huán)境最壞的情況下，短波頻段也有4%左右的無(wú)噪聲信道，而中午約有27%的信道干擾很小或不存在干擾。所以，實(shí)時(shí)避開(kāi)干擾，找出具有良好傳播條件的無(wú)噪聲信道是提高短波通信質(zhì)量最有效的途徑。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵是采用短波自適應(yīng)頻率技術(shù)，目前自適應(yīng)頻率經(jīng)歷了短波頻率管理、2G-ALE兩個(gè)成熟階段，正向3G-ALE發(fā)展。
　　（一）頻率管理系統(tǒng)
　　短波頻率管理系統(tǒng)是在一定區(qū)域內(nèi)組成頻率管理網(wǎng)格，在短波范圍內(nèi)測(cè)量和分析各種信道參數(shù)和干擾分布，根據(jù)綜合分析和計(jì)算結(jié)果，得到通信質(zhì)量?jī)?yōu)劣的頻率排序表，統(tǒng)一分配給區(qū)域內(nèi)各短波通信用戶，使用戶在最佳工作頻率上的建立通信鏈路。短波頻率管理實(shí)質(zhì)是對(duì)區(qū)域內(nèi)的用戶提供實(shí)時(shí)頻率預(yù)報(bào)，采用的技術(shù)稱(chēng)為實(shí)時(shí)信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技術(shù)。頻率管理系統(tǒng)的特點(diǎn)是通信與探測(cè)分離，探測(cè)設(shè)備昂貴，這一發(fā)展過(guò)程也稱(chēng)為短波自適應(yīng)技術(shù)的1G-ALE階段。
　　（二）2G-ALE通信系統(tǒng)
　　20世紀(jì)80年代中期，出現(xiàn)了在通信系統(tǒng)中直接采用RTCE技術(shù)，對(duì)短波信道進(jìn)行探測(cè)、評(píng)估和通信一并完成的短波自適應(yīng)電臺(tái)。這種電臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)選擇出最佳的短波通信信道，使得短波工作頻率隨信道條件變化而改變，確保了通信始終在質(zhì)量最佳的信道上進(jìn)行。2G-ALE通信系統(tǒng)具備如下功能：
　　（三）鏈路質(zhì)量分析LQA (Link Quality Analysis)：在2G-ALE通信系統(tǒng)中，RTCE功能稱(chēng)為鏈路質(zhì)量分析LQA。一般LQA都是在通信前或間隙中進(jìn)行的，并且只在有限短波信道上進(jìn)行，所獲得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在LQA矩陣中。實(shí)際通信時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)LQA矩陣中各信道的排列次序，擇優(yōu)選取工作頻率。
　　（四）自動(dòng)掃描接收：為了接收選擇呼叫和進(jìn)行LQA試驗(yàn)，網(wǎng)中所有電臺(tái)都具有自動(dòng)掃描接收功能，可在預(yù)先規(guī)定的若干信道上循環(huán)掃描，等候呼叫信號(hào)或者LQA探測(cè)信號(hào)。
　　（五）自動(dòng)鏈路建立ALE (Automatic Link Establishment)：根據(jù)LQA矩陣，系統(tǒng)全自動(dòng)建立通信鏈路，這一功能稱(chēng)為自動(dòng)鏈路建立ALE的功能。它是基于接受自動(dòng)掃描、選擇呼叫和LQA綜合運(yùn)用的結(jié)果，也是2G-ALE與1G-ALE系統(tǒng)的最大區(qū)別。
　　（六）信道自動(dòng)切換：在通信過(guò)程中，遇到電波傳播條件變壞或嚴(yán)重干擾，短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)可以切換信道，使通信頻率自動(dòng)調(diào)到LQA矩陣中次佳頻率上。
　　3G-ALE通信系統(tǒng)
　　在2G-ALE通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上，3G-ALE通信系統(tǒng)進(jìn)行了許多改進(jìn)：
　　1.駐留組劃分
　　引人了駐留組(Dwell Group)的概念，將網(wǎng)絡(luò)中的所有電臺(tái)劃分成多個(gè)駐留組。同一時(shí)間、同一組內(nèi)的電臺(tái)工作在同一信道上，而不同的組工作在不同的信道上，降低系統(tǒng)的阻塞。
　　2.地址結(jié)構(gòu)
　　網(wǎng)內(nèi)的每一個(gè)臺(tái)站分配一個(gè)單獨(dú)的11比特地址，低5位為駐留組號(hào)，高6位為組內(nèi)成員號(hào)。網(wǎng)內(nèi)最多有32個(gè)駐留組，每組最多有60個(gè)臺(tái)站，網(wǎng)內(nèi)最多可容納32×60 =1920個(gè)臺(tái)站。
　　3.信道分離技術(shù)
　　采用呼叫信道和數(shù)據(jù)流信道分離，并保持呼叫信道與數(shù)據(jù)流信道相鄰，以使它們?cè)趥鬏斕匦陨媳３忠恢拢�有利于�?duì)傳輸信道的監(jiān)聽(tīng)，保證信息傳送的高效率和鏈路建立的快速性。
　　4.時(shí)隙結(jié)構(gòu)
　　電臺(tái)在每個(gè)信道上的駐留時(shí)間為5.4s，共分為6個(gè)時(shí)隙。其中第1時(shí)隙用于調(diào)諧和監(jiān)聽(tīng)，第2～5時(shí)隙用于呼叫和應(yīng)答，第6時(shí)隙保留作為握手、通知等。劃分時(shí)隙技術(shù)減少信道擁擠。
　　ALE通信系統(tǒng)很好地解決了短波通信的頻率選擇問(wèn)題，但是也不可避免地帶來(lái)探測(cè)呼叫大量占用網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)間、選擇和適應(yīng)頻率的局限性、建立通信鏈路慢等問(wèn)題。最近，澳大利亞柯頓公司最新研制的NG下自優(yōu)化電臺(tái)，基于過(guò)去用過(guò)的信道(頻率)、收發(fā)鏈路(雙方的聯(lián)絡(luò)信息)和登陸時(shí)間等信建立的CALM智能化鏈路質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)，較好地解決這些問(wèn)題。