淺析短波、超短波通信的發展趨勢

摘要：文章從自適應、帶寬、調制解調、軟件、3G、智能化等六個方面分析了短波、超短波通信技術的發展趨勢。

關鍵詞：短波；超短波；自適應；智能化

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)06-1pppp-0c

Theory and Technique of Passwords

JIANG Wei

Abstract:Articles from adaptive，bandwidth，modem，software，3G，intelligent of the six areas，analysis shortwave，FM ICT development trends.

Key words:SW;FM;adaptive;intelligent

1 引言

從20世紀80年代初，短波、超短波通信進入了復興和發展的新時期。許多國家加速了對短波、超短波通信技術的研究與開發，推出了許多性能優良的設備和系統。短波、超短波通信再次占領一定的地位，隨著技術的進步，對于通信的一些缺點，不少已找到克服和改進的辦法。短波、超短波通信的可靠性、穩定性、通信質量和通信速率都已提高了一個新水平。

2 由單一自適應技術向全自適應技術方向發展

短波通信存在著短波信道的時變色散特性和高電平干擾的弱點。因此，為了提高短波通信的質量，最根本的途徑是“實時地避開干擾，找出具有良好傳播條件的無噪聲信道”。完成這一任務的關鍵是采用自適應技術。所謂自適應，就是能夠連續測量信號和系統變化，自動改變系統結構和參數，使系統能自適應環境的變化和抵御人為干擾。因此短波自適應的含義很廣。現已發展的自適應技術有自適應選頻與信道建立技術、功率自適應技術、傳輸速率自適應技術、自適應調制解調技術、自適應分集技術、自適應信道均衡及辨識技術、自適應編碼技術、自適應調零天線技術。

傳統意義上的自適應主要是指頻率自適應，是以事實信道估值為基礎，采用自動鏈路建立和鏈路質量分析技術，因此也稱為實時選頻技術。在未來信息時代，網絡數據通信將成為主要的通信方式，但是單一的頻率自適應還無法滿足網絡數據通信的要求，由于短波通信中各種新技術的出現，特別是分組交換和各種自適應短波通信技術的發展，為短波數據網的發展打下了基礎，頻率自適應技術可與其他自適應功能綜合構成全自適應短波通信系統。未來通信的需求促進了短波自適應通信系統正向全自適應技術的方向發展。

3 由窄帶低速數據通信向寬帶高速數據通信發展

針對短波通信存在的保密（或隱蔽）性不強、抗干擾能力差的弱點，以及電磁環境的特點和規律，為了提高短波通信干擾能力，發展起來了短波通信電子防御技術。這類技術以短波擴頻（擴展頻譜）通信技術為主體，包括短波跳槽和自適應跳頻技術、短波直接序列擴頻技術等。

傳統的絕大多數短波跳頻電臺都是傳輸模擬話音的模擬跳頻電臺，此類短波跳頻電臺在技術上存在話音質量差、通信距離短、跳數低（通常為幾十跳）等問題，而且幾乎都是窄帶跳頻。為提高抗干擾能力，一方面必須提高跳頻速率，另一方面可以增加信號帶寬，使信號湮沒于噪聲之中。通常采取糾錯、交織、加密等措施，但與此同時，又會使信息的有效傳輸速率降低。為了提高信息的有效傳輸速率，也必須增加頻率和信道帶寬。也就是說高速、寬帶已成為短波通信增加抗干擾能力的焦點。如美國近年來研制的短波跳頻電臺跳速已達5000跳/s以上（跳頻帶寬為2MHz、信息傳輸速率為19.2Kbit/s）。

4 短波終端技術向自適應調制解調技術發展

現代短波通信終端技術，主要是針對短波通信存在著嚴重的電磁干擾的特點，為了滿足人們對數據業務、特別是高速數據業務的需求，圍繞著提高數據傳輸的可靠性和數據傳輸速率而發展起來的。主要包括語音編碼技術、數字調制技術、短波調制解調技術，差錯控制技術等。

傳統的短波通信工作方式主要是“話”和“低速報”，無法滿足數據通信的需要。在短波信道上傳輸數據話音和其他數據信號必須要有短波Modom，調制解調器就成為實現短波數據通信的關鍵部件。由于短波信道是一個典型的時變信道，多種反射模式并存，不僅存在衰落而且存在多徑時散，絕大多數多徑時延在2ms—5ms范圍內。同時，由于信號時代嚴重的電磁干擾，為了保證網絡傳輸信息的可靠性，調制解調方式必須具有抗干擾、抗多徑和抗衰落的能力，保證快速準確地傳遞信息。因此，短波自適應抗多徑調制解調技術成為現代短波通信研究的重要方面。

5 短波、超短波通信系統由數字化向軟件化發展

短波、超短波通信數字化主要包括兩個方面的內容：一是語音數字化通信；二是數據通信業務，特別是高速數據業務。因此，在短波信道條件下高速率的可靠數字信號傳輸，低誤碼率的語音編碼，以及數字信號處理等技術，是實現短波數字化的關鍵技術。微電子技術的發展，促進了大規模集成電路以及微處理機在短波通信設備中的廣泛應用，短波、超短波通信設備集成化、小型化、通用化程度大大加強，技術性能顯著提高。目前主要在自適應技術、電子對抗技術、計算機組網技術等3個主流方向發展。但是，傳統的設備在結構上存在很大的限制，實現不同的業務需要，接入不同類型的終端。另外，上述3個技術在現有系統中實現面臨著很大困難，從而迫使人們尋找一種有效的解決方案。軟件無線電是近年來國際興起的一項新技術，被稱為是自模擬通信過渡到數字通信之后，無線領域的又一場革命，代表了當今通信技術的重要發展方向和未來通信產業的增長點，已成為第三代移動通信系統的技術基礎和解決協同通信難題的主要技術手段，具有廣闊的軍用和民用前景。軟件無線電技術的興起不僅為新一代短波、超短波通信設備提供了最佳的解決方案，并且為通信體制的突破發展提供了有力的研究基礎。同時，也為軟件無線電的研究提供了一個良好的研究平臺。

6 短波通信系統網絡向第三代全自適應網絡方向發展

通信數字化、通信系統網絡化、通信業務綜合化是短波通信發展的必須趨勢，系統兼容、網絡互通，以及高可靠性、有效性、強抗毀性，成了通信系統建設的基本要求。為增強短波通信系統與設備的自動化、智能化以及綜合業務能力，短波通信正經歷有第二代通信設備向第三代通信設備過渡。第三代短波通信的主要技術特征是數字化、網絡化，其主體或關鍵技術包括：第三代自動鏈路建立技術，新型高速短波跳頻技術，以及短波組網通信技術等。隨著對短波通信網的網絡容量、傳輸速度、抗干擾能力要求的不斷提高，世界各國進入了第三代數字化短波通信系統的重要手段，可將TCP/IP網絡和程控電話網拓展到邊遠地區的縱深，使各移動平臺上的綜合業務通過短波信道安全無縫地接入各種業務數據網、電話網和TCP/IP網絡。

7 新型短波天線向自適應、智能化方向發展

無線電系統都需要天線，它是實現電路電磁能量正反變換的器件。在變換過程中，有3個功能和性能：獲得或送出更多的功率——阻抗匹配；高效率變換——效率及衰減；聚集的發射或選擇接收——方向性。在這些性能中，方向性更受人重視。傳統的方法多為給定權集，選定陣列形狀和尺寸，基于此，人們發明成百上千種天線，很難選擇。自適應天線技術是高頻自適應技術中的一種，它是在天線技術、信號處理技術、自動控制理論等多學科基礎上綜合發展而成的一門技術。自適應天線陣能夠自動適應環境變化，增強系統對有用信號的檢測能力，優化天線的方向圖，并能有效跟蹤有用信號，抑制和消除干擾及噪聲而保持系統對某種準則而言是最佳的。它通常有天線陣列組成，故又稱為自適應陣列天線。由于自適應天線能自適應地調整陣列單元的幅度和相位，使該陣列特性（如方向圖、極化特性和阻抗特性等）處于某種最佳狀態，因而它是一種目前十分引人注目的天線類型。特別是它能自適應地調整波瓣圖的零點位置使之對準干擾源方向，改變方向特性，而且能提高信號增益，降低電波互相交叉引起的干擾，從而大大提高抗干擾能力。

參考文獻：

[1]唐朝京.數字微波通信技術[M].北京:國防工業出版社，2002.

[2]邰佑誠，等.天線與電波傳播[M].北京:大連海事大學出版社，2002.

收稿日期：2008-01-08

作者簡介：姜威（1980-），男，遼寧葫蘆島市人，助理工程師，學士學位，研究方向：通信工程。