短波通信發展現狀與前景探析

李晉

摘 要 短波通信在軍事通信領域具有其他通信手段無法替代的地位。本文簡要分析了短波通信發展需求和發展趨勢，介紹了短波通信的新技術。

關鍵詞 短波通信 發展需求 短波通信新技術 發展趨勢

短波通信又稱高頻（HF）通信，使用頻率范圍為3 MHz～30 MHz，主要利用天波經電離層反射后，無需建立中繼站即可實現遠距離通信。短波通信在通信領域具有其他通信手段無法替代的地位。盡管當前新型無線電通信系統不斷涌現，短波這一古老和傳統的通信方式仍然受到全世界普遍重視，不僅沒有被淘汰，仍在快速發展。簡單來說原因有：一是軍事、戰爭時期的應用和災害時期的應用，無可替代；二是在山區、戈壁、海洋等地區，主要依靠短波；三是成本低，易架設，靈活機動。

近年來，短波通信技術也在不停地飛速發展。現代化的短波設備改造，使之更加先進和有效，更能滿足人類工作的需要，這無疑是非常有意義的。

一、短波通信的發展需求

現代通信的特點是高度信息化。信息化對通信系統提出了越來越高的要求。新型短波通信設備總的發展趨勢是集成化、數字化、一體化與網絡化，數據和圖像將發展成為未來通信的主要業務。無線電通信業務的飛速發展、電磁環境將進一步惡化，作為無線電通信重要手段之一的短波通信，應當針對以下幾個方面進行深入研究：

1.可靠通信。由于電離層反射、多徑衰落、傳播損耗、可用頻率范圍、電離層不規則性、電離層騷動、電離層傾斜、波導傳播和散射傳播等方面隨機特性的存在，盡可能地提高短波的通信質量。

2.大容量/高速通信。傳統短波通信難以崛起的一個重要原因，就是短波信道容量小，其電報速率很低（不超過200波特b/s）。圖片與圖像成為了現今通信的主流，為了適應未來短波通信的需求，應增加通信的數據容量和傳輸速率。

3.抗干擾通信。由于短波通信保密（或隱蔽）性不強，抗干擾能力差，以及現代電磁環境的特點和規律，短波通信應該具有一定的抗干擾能力。

二、短波通信的新技術

1.實時選頻與自適應技術。實時選頻采用實時信道評估技術，探測電離層傳輸和噪聲干擾情況，即實時發射探測信號。根據接收端對收到的探測信號處理結果進行信道評估，實現自動選擇最佳工作頻率，實時選頻系統目前有兩類：（1）自適應頻率管理系統；（2）頻率自適應系統。

自適應技術指實時或頻繁地利用各種探測技術，根據探測結果自動調整設備參數，達到最佳通信效果。短波自適應性通信的核心是自動選擇最佳的工作頻率，自動選用無線電信道和自適應性數據傳輸。在嚴重干擾的條件下最大限度地降低誤碼率。

2.窄帶高新能調制解調。短波窄帶高速數傳，按調制方式分為多音并行和單音串行兩種體制。（1）多音并行體制：在話音通帶內，把高速串行信道分裂成多個低速并行信道，以若干個副載波在基帶有效帶寬內并行傳輸信息，接收機輸出的多路數據信息，分路后分別進行數據解調，得到多路低速數據信號，經過重新組合回復稱高速數據流。目前最高數據傳輸速率2.4 kb/s。（2）單音串行體制：在一個話路貸款內，串行發送高速數據信號。發送端采用8 PSK調制，接收端采用高效自適應均衡、序列檢測和信道估值綜合技術，消除了多徑傳播和信道畸變引起的碼問制串擾，串行制不存在功率分散問題，在相同傳輸速率下，誤碼率比并行制改善1～2數量級，大大提高了傳輸質量，數據傳輸速率高達9.6 kb/s。

3.差錯控制技術。短波信道中，隨機噪聲會導致隨機差錯、衰落、脈沖干擾會導致突發差錯，嚴重影響數據通信。短波通信常用的兩種差錯控制技術：（1）自動請求重發（ARQ）：接收端檢錯，通知發送端重發錯誤信息，也叫反饋糾錯，對隨機差錯和突發差錯都有良好的效果，缺點是頻繁重發，信號時延增大；（2）正向糾錯（FEC）：利用糾錯碼，接收端自動糾錯，需要大量冗余碼，但不需要反饋信道，造價較高。

三、未來短波通信技術的發展趨勢

1.由單一自適應技術向全自適應技術方向發展。傳統意義上的自適應主要是指頻率自適應，是以實時信道估值為基礎，采用自動鏈路建立和鏈路質量分析技術，因此也稱之為實時選頻技術。在未來信息時代，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在向全自適應技術的方向發展。

2.短波抗干擾技術體制正逐步實現由窄帶低速數據通信技術向寬帶高速數據通信技術發展。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、跳速低（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，使信號淹沒于噪聲之中。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強抗干擾能力的焦點。

3.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然趨勢，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，短波通信正經歷由第二代通信設備向第三代通信設備的過渡。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（3G-ALE）、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網的研究階段。這種短波通信網是一種遠程綜合業務數據網，它能作為各級指揮系統的重要手段，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的接入各種業務數據網、電話網和TCP/IP網絡。

四、結束語

由于短波通信在軍事通信領域占有的特殊性，即便是移動通信和互聯網如此發達的今天，世界發達國家始終沒有停止對短波通信技術的研究，在短波通信領域仍不斷取得重大技術突破，推動著短波通信技術的發展。如今，短波通信已經伴隨著我們進入了信息時代，隨著技術的進步和人們研究的深入，短波通信飛速發展的明天必將加入國際先進通信領域。