分析短波通信頻率的選擇技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

黃丹丹，李洪濤，王曉慰

（1.南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210000；2.南京熊貓漢達(dá)科技有限公司，江蘇 南京 210000）

通信按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)能夠分為很多種類，短波通信是其中一種。影響短波通信穩(wěn)定性以及質(zhì)量的因素很多，其中最主要的影響因素就是短波通信頻率的選擇。短波在傳遞信息的過程中，如果沒有高效的頻率選擇，就會受到較多的干擾。因此，應(yīng)用高新的短波通信頻率選擇技術(shù)是保障短波通信質(zhì)量的重要舉措[1]。

1 短波通信概述及優(yōu)勢

短波通信的根本功能就是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，不過其波長與頻率范圍也有特定的限制。短波的通信電波需要特定的介質(zhì)進(jìn)行傳遞——電離層的反射（如圖1所示）。短波通信能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)距離的通信，并且抗毀能力及自主通信能力比較強(qiáng)，但是它易受外界因素干擾，導(dǎo)致傳遞信息的質(zhì)量與穩(wěn)定性會有所偏差。在無線電通信業(yè)務(wù)快速發(fā)展以及電磁環(huán)境日益日益惡化的背景下，短波通信需要從以下方面加大研究力度：一是大容量、高速通信。傳統(tǒng)的短波通信發(fā)展速度比較慢，其中容量有限是最大的制約因素，例如電報的速率最高不超過200 b/s，這與當(dāng)前以圖像、視頻為主流的現(xiàn)代通信需求相比，很難滿足用戶需求。因此，需要對短波通信的容量及傳輸速率加大研究力度。二是可靠通信。眾所周知，諸多因素對短波通信均會產(chǎn)生影響，如電離層反射、騷動、傾斜，以及散射傳播、傳播損害、波導(dǎo)的多徑衰落與隨機(jī)性等，導(dǎo)致短波通信的可靠性降低，所以如何提高短波通信的可靠性也是研究的重點(diǎn)。三是抗干擾通信。隱蔽性差對短波通信發(fā)展影響較大，導(dǎo)致信道保密性不足，抗干擾能力差。因此，提升短波通信的抗干擾能力，對短波通信的長遠(yuǎn)發(fā)展而言意義重大。

圖1 短波信號經(jīng)電離層反射傳播路徑

2 短波通信頻率選擇技術(shù)分類及其影響分析

現(xiàn)階段，短波通信頻率選擇技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中包含的種類比較多，而分類的方式也較多。短波通信頻率選擇技術(shù)最初可分為頻率探測技術(shù)與頻率預(yù)測技術(shù)兩種類型，其中對短波通信頻率通過相關(guān)參數(shù)的模型構(gòu)建進(jìn)行分析，即為頻率預(yù)測技術(shù)，也是當(dāng)前短波通信頻率技術(shù)選擇中最常用的方法。此外，短波通信頻率選擇技術(shù)在分類時間方面包含以下幾種分類方法，從選擇技術(shù)的實(shí)效性來劃分，可分為短期預(yù)測技術(shù)、中期預(yù)測技術(shù)及長期預(yù)測技術(shù)三種類型；根據(jù)短波通信頻率探測體制，可分為導(dǎo)頻探測技術(shù)、脈沖探測技術(shù)、眼圖技術(shù)、錯誤計(jì)數(shù)技術(shù)幾類；根據(jù)短波通信頻率探測方式可分為斜向探測技術(shù)、垂直探測技術(shù)、斜向返回探測技術(shù)等。實(shí)際上，頻率預(yù)測與頻率探測必須是結(jié)合在一起的，頻率預(yù)測以頻率探測為基礎(chǔ)和前提，頻率探測則為頻率預(yù)測提供相關(guān)的參數(shù)與數(shù)據(jù)。然而，在短波通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用中，在諸多因素的影響下，很多時候它都會受到限制，不但暴露額探測目標(biāo)，增加了資源的浪費(fèi)情況，同時安全性也難以保證。當(dāng)然，短波通信的安全性及通信質(zhì)量要想得到保證，就必須根據(jù)用戶實(shí)際情況，對頻率探測與頻率預(yù)測的結(jié)合度進(jìn)行合理控制。在影響短波通信質(zhì)量以及穩(wěn)定性的諸多因素中短波通信頻率選擇是重要的一項(xiàng)。在短波通信頻率選擇中主要涉及頻率探測和預(yù)測。若無法科學(xué)利用先進(jìn)的頻率選擇技術(shù)，不僅僅會浪費(fèi)人力物力，還會導(dǎo)致最終的信息傳遞效率、質(zhì)量、穩(wěn)定性無法達(dá)到預(yù)期。所以，只有保證短波通信頻率選擇技術(shù)的合理應(yīng)用，才能夠?yàn)槎滩ㄍㄐ盘峁┍Ｕ稀?/p>

3 傳統(tǒng)短波通信頻率選擇技術(shù)分析

短波通信在使用的過程中暴露出一系列問題，時代進(jìn)步為其帶來新的技術(shù)，所以對傳統(tǒng)的短波通信頻率選擇技術(shù)進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)其在使用過程中存在的缺陷，從而能夠針對性進(jìn)行彌補(bǔ)。傳統(tǒng)的短波通信頻率選擇主要包括地理位置界限的選擇以及時間界限的選擇。首先，對于地理界限的選擇來說，每一種通信都具有一定的傳播范圍。短波通信擁有短波通信站臺，有關(guān)地理界限的相關(guān)數(shù)據(jù)能夠?yàn)轭l率的選擇提供依據(jù)。其次，對于時間范圍來說，在不同的時間段，由于多種因素的影響，數(shù)據(jù)傳播的效率也存在差距，所以頻率的選擇需要根據(jù)相關(guān)時間范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行。地理界限相關(guān)參數(shù)與時間界限的相關(guān)數(shù)據(jù)相結(jié)合，才能夠更精準(zhǔn)地為頻率選擇服務(wù)。因此，從傳統(tǒng)的短波通信頻率選擇技術(shù)的基礎(chǔ)上能夠發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的記載和處理以及相關(guān)工作的配合極為重要。

4 短波通信頻率的選擇技術(shù)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)

時代進(jìn)步為短波通信頻率的選擇技術(shù)帶來了新的可能性，下文將具體分析其優(yōu)化實(shí)現(xiàn)過程：

4.1 多種技術(shù)相互配合高效工作

短波通信以其自身的優(yōu)勢得到了軍事領(lǐng)域的青睞，因?yàn)榧词乖趹?zhàn)爭當(dāng)中，短波通信因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的抗毀能力能夠在一定程度上保證信息的順利傳遞。為實(shí)現(xiàn)短波通信頻率的選擇技術(shù)，將預(yù)測技術(shù)與探測技術(shù)兩者相互結(jié)合，雙管齊下更高效率地解決問題。在戰(zhàn)爭中，噪聲是一個較大的影響因素，或者在其他特定的環(huán)境中，噪聲都是信息傳遞的主要影響因素之一。因此，在完善的技術(shù)下，能夠?qū)υ肼曔M(jìn)行及時的監(jiān)測，在這一過程中需要用到循環(huán)分析和快速變換兩種技術(shù)。精準(zhǔn)監(jiān)測噪聲的具體狀況以及強(qiáng)弱程度并做出判斷，從而能夠屏蔽噪音頻點(diǎn)，提高信息傳遞的質(zhì)量。另外，在短波進(jìn)行通信前，預(yù)測工作是十分必要的。主要對通信空間進(jìn)行預(yù)測，確保通信雙方能夠?qū)崿F(xiàn)有效對接，在這一過程中需要利用定位技術(shù)、預(yù)測與探測相結(jié)合，多種技術(shù)相互配合，既能夠保障信息的高效傳遞，也能夠保障信息的質(zhì)量。由此可見，短波通信頻率的選擇技術(shù)具有一定的復(fù)雜性、系統(tǒng)性和綜合性，在應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)時，工作人員要結(jié)合多方面的因素提高其工作效率和工作質(zhì)量，在有些情況下，還需要和其他的技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，同時也要考慮應(yīng)用過程中對短波頻率產(chǎn)生的影響因素，找到具體原因，盡量降低影響因素對短波通信造成的干擾。

4.2 建立和完善數(shù)據(jù)分析模型

在短波通信頻率選擇技術(shù)的使用過程中，數(shù)據(jù)的記錄與處理十分重要。為高效完成這一工作，需要確定探測方法、根據(jù)實(shí)際情況確定模型，并且通過反復(fù)的探測來保證最終結(jié)果的精準(zhǔn)性。為解決傳統(tǒng)短波通信頻率的選擇技術(shù)存在的探測時間長、通信目標(biāo)不隱蔽的缺點(diǎn)，現(xiàn)代短波通信頻率的選擇技術(shù)能夠更為科學(xué)地進(jìn)行頻率的探測。當(dāng)前較為常用的是矩陣短波通信頻率探測法，這一方法利用頻率探測的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠直接進(jìn)行短波頻率的分析與選擇。探測與選擇形成一個交互的過程，在達(dá)到短波通信頻率的選擇效果前提下，最大化實(shí)現(xiàn)人力物力及時間的利用。值得注意的是，技術(shù)人員在使用短波通信頻率選擇技術(shù)時，可以利用相關(guān)數(shù)據(jù)信息構(gòu)建完整的分析矩陣，對相應(yīng)的短波通信頻率進(jìn)行有效探測。進(jìn)行頻率預(yù)測是實(shí)現(xiàn)矩陣短波通信頻率探測的前提，利用短波頻率分析矩陣可以了解清楚短波通信頻率之間內(nèi)在聯(lián)系，結(jié)合短波通信技術(shù)的應(yīng)用場景和具體要求選擇具體的探測方法，能夠有效提高短波頻率探測的效率，節(jié)約探測時間和短波通信技術(shù)應(yīng)用過程中投入的人力、物力以及時間成本。在建立分析矩陣的過程中，技術(shù)人員要結(jié)合實(shí)際需求和應(yīng)用場景確定出模型的數(shù)量模型樣本，對小樣本進(jìn)行定期探測，利用多次探測的方式保證探測結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性的。通常情況下，傳統(tǒng)的短波通信頻率探測技術(shù)所需要的探測時間比較長，通信目標(biāo)比較容易顯露，探測技術(shù)相對比較落后。將短波頻率的探測技術(shù)和預(yù)測相結(jié)合可以有效解決傳統(tǒng)短波通信頻率選擇技術(shù)中出現(xiàn)的各類問題。

4.3 優(yōu)化與通信系統(tǒng)的對接

短波通信是一個發(fā)送與接收的過程，短波通信頻率系統(tǒng)也與用戶終端和選擇頻率通信控制以及信道設(shè)備相關(guān)，由于不同的區(qū)域之間能夠有效實(shí)現(xiàn)通信，需要建立很多的通信站臺，不同通信站臺之間利用不同的通信形式進(jìn)行工作，所以不同的通信形式也會對頻率選擇、信息傳遞產(chǎn)生影響。若不使用恰當(dāng)?shù)膫鞑ネ緩脚c方法，就會使傳遞的信息出現(xiàn)誤差，為彌補(bǔ)這一缺陷，當(dāng)前優(yōu)化短波通信頻率選擇與通信系統(tǒng)的對接，通過多種途徑進(jìn)行傳播，也能夠使短波通信頻率選擇技術(shù)得到最大程度的應(yīng)用。

4.4 優(yōu)化短波通信頻率系統(tǒng)分類

對于短波通信頻率系統(tǒng)而言，包含多個組成部分，如信道設(shè)備、選擇頻率通信控制器及用戶終端。通信控制器包含GPS模塊、單元板；用戶終端包含數(shù)據(jù)信息分析與存儲模塊、短波通信頻率選擇模塊、操作系統(tǒng)及軟件用戶界面等部分。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用，用戶終端能夠進(jìn)行高效的信息交流，不同用戶與不同平臺能夠?qū)崿F(xiàn)短波通信設(shè)備共享，實(shí)現(xiàn)短波信息傳輸目的。由于我國地域面積廣闊，為了能夠?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)海、陸地之間通信的通暢，就離不開大量短波通信站臺的構(gòu)建。現(xiàn)階段，在短波通信形式方面，我國主要采用的通信形式有面對面通信、點(diǎn)對面通信及點(diǎn)對點(diǎn)通信形式，就面對面通信、點(diǎn)對面通信而言，本質(zhì)上就是在大量通信信道中選擇出最佳的通信信道，而點(diǎn)對點(diǎn)通信則是上述兩種通信形式的基礎(chǔ)和前提。短波通信頻率選擇技術(shù)目前在我國已經(jīng)使用多年，但在頻率選擇環(huán)節(jié)中，還存在諸多問題，導(dǎo)致整個短波通信的效率及通信質(zhì)量都受到影響。在短波通信技術(shù)發(fā)展中，我國也進(jìn)行了大量的研究，針對存在的問題也不斷進(jìn)行解決，如對接短波通信頻率選擇與通信系統(tǒng)，使短波通信頻率在選擇時容易出現(xiàn)誤差的情況得到杜絕。從短波通信原理來看，在信道之間對電磁波進(jìn)行有效傳輸，受外部環(huán)境等因素的影響，電磁波在傳輸中存在損耗問題，而通過多途徑傳播方案的應(yīng)用，對電磁波損耗引起的短波通信質(zhì)量下降問題能有效解決。進(jìn)入新時期后，為了促進(jìn)短波通信技術(shù)的發(fā)展，我國需要對短波通信頻率選擇技術(shù)不斷加大研究力度，提升短波通信服務(wù)質(zhì)量。

4.5 預(yù)測技術(shù)與探測技術(shù)的有效結(jié)合

根據(jù)短波通信頻率的特征，將預(yù)測技術(shù)和探測技術(shù)有效結(jié)合可以選擇出最佳的短波通信頻率，針對不同應(yīng)用場景和對短波頻率的實(shí)際需求，可以發(fā)揮其獨(dú)特的作用。結(jié)合實(shí)際情況，在進(jìn)行短波通信之前，首先要對短波通信空間進(jìn)行頻率預(yù)測。相關(guān)技術(shù)人員可以利用定位技術(shù)對短波通信的雙方和雙方的間距進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，保證通信雙方都處在通信頻率內(nèi)。值得注意是，短波通信過程容易受到外界因素干擾，噪音是最大的干擾因素之一，技術(shù)人員可以利用循環(huán)分析和快速轉(zhuǎn)換等技術(shù)對通信效果進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督，對相關(guān)的干擾因素進(jìn)行干預(yù)，利用監(jiān)測技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生干擾的因素，根據(jù)干擾的影響程度，及時采取行之有效的解決措施，提高短波通信的工作效率和工作質(zhì)量。例如，當(dāng)發(fā)生噪音干擾時，技術(shù)人員可以利用追蹤設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)干擾源，屏蔽噪音頻點(diǎn)。單向短波頻率偵聽技術(shù)是目前最常見、效果最好的短波頻率選擇技術(shù)，該技術(shù)可以根據(jù)短波通信信道的特點(diǎn)，分析出最佳的備選頻率組。值得注意的是，雙向短波通信頻率探測技術(shù)是利用人工方式對信號接收站的短波通信頻率實(shí)現(xiàn)探測，對相關(guān)的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而加強(qiáng)信道數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和全面性。

5 結(jié)束語

隨著時代不斷進(jìn)步，通信也會不斷更新。在技術(shù)層面、信息質(zhì)量以及傳遞穩(wěn)定性方面都會有不同程度的提升。短波通信頻率選擇技術(shù)對短波通信質(zhì)量的影響顯而易見，傳統(tǒng)的短波通信頻率選擇技術(shù)的弊端不斷被彌補(bǔ)。通過技術(shù)融合，使得探測與預(yù)測相結(jié)合，通過建立更為合適的數(shù)據(jù)分析模型對相關(guān)的數(shù)據(jù)做出更精準(zhǔn)的分析，為短波通信頻率選擇技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。同時優(yōu)化與通信系統(tǒng)的對接，減小誤差。不斷優(yōu)化短波通信頻率選擇技術(shù)，從而使短波通信更好地服務(wù)信息傳遞。■