新型短波電臺的若干關鍵技術論述

周小濤（國網四川省電力公司內江供電公司信息通信分公司，四川 內江 641000 ）

新型短波電臺的若干關鍵技術論述

周小濤
（國網四川省電力公司內江供電公司信息通信分公司，四川 內江 641000 ）

短波通信具有信道復雜、穩定性較弱等特點，此外心痛的容量較少，可靠性低，極大的限制了其功能和應用。而采用新型短波電臺可以有效的解決這一問題，提高信號發射的效率，實現多天線的接收模式，從而提高最終的無線通信效果。本文主要介紹了一種MIMO通信系統，根據其設計和實現過程中的特點，結合信道傳輸的特點，建立更為完善的信道模型。

新型短波電臺；MIMO技術；關鍵技術

新型的短波電臺是利用短波信道的特點，將無線通信技術應用于短波通信中。短波通信具有信道雜度大的特點，在實際的應用過程中需要對多個短波信道進行組合才能確保通信的效率。短波的無線信道在空間中經常會出現劇烈的波動現象，只有當具有多個信道時，才能確保有用的信號能夠得到充分的接收并被正確的調解。MIMO技術作為天線通信技術的重點研究領域，在短波通信方面具有十分良好的應用前景。

1　MIMO技術在短波通信中的應用進展

我國最早將MIMO技術應用于短波通信中的是清華大學的研究人員。當時進行這兩種技術的結合主要是為了提高短波通信系統的容量和穩定性。但是當時的實踐中所采取的信道條件較為理想，對于短波通信過程中信道的波動性以及相關性等沒有進行充分的考慮。國外對于短波通信的主要研究方向是實驗研究領域，通過進行一系列的實驗來測試短波MIMO的可行性。從整體上來看，對MIMO技術在短波通信上應用的理論研究較少，本文主要從短波信道的建模入手，提出了相應的改進方法以及編碼技術下行短波通信系統中的應用。

2　短波信道的傳播特性

短波的傳播方式主要有兩種，分別是地波傳播和天波傳播。天波傳播具有傳輸距離長，不易受到傳輸環境影響等優點，因此實際的應用更為廣泛。但是短波天波傳輸的抗干擾性、衰落性等容易受到電離層特性的影響。所謂的電離層是指大氣層受到太陽射線的照射，大氣中的分子和原子中游離出自由的電子。一般，大氣層中的電離層厚度可以達到上百千米，并位于距離地面60-80千米的高空中。電離層的每一層中電子密度都有所不同，在特定的高度上會出現極值。

2.1短波信號在電離層中的傳播特性

短波信道具有衰落性強、多效應等特點，盡管一般的無線信道中也存在這一現象，但是在短波信道中，這些特性表現的尤為明顯。多效應現象是指在發射源發射了信號之后，信號在傳輸的過程中會有不同的傳輸路徑和傳輸方式，從而產生時間長短不同的延遲以及不同程度的場強衰落現象。衰落效應則主要指短波通信的過程中，信號在電離層進行傳播時其振幅會產生不同程度的變化。衰落現象主要有兩種類型，分別是快衰落和慢衰落，兩者的主要區別是信號波動的持續時間不同。快衰落的信號波動持續時間一般在幾分之一秒，最多不會超過幾十秒。慢衰落信號波動的起伏時間則可以達到一個小時以上。出現衰落現象的主要原因是電離層對信號進行了一定的吸收。要克服這一問題的主要方式是提高信號的發射功率。

2.2短波信道的噪聲和干擾

在實際的應用過程中，短波信道并不是純凈的，總是會受到一定的噪聲干擾。根據噪聲的來源不同，可以將其分為電臺噪聲、大氣噪聲、人為噪聲等幾種類型。電臺噪聲的產生原因是無線電臺的工作頻率與本電臺的運行頻率相近而產生一定的干擾現象。針對這種噪音，通常可以利用擴頻技術來提高短波通信過程中抗電臺的干擾能力。大氣干擾主要是由一些極短惡劣的自然天氣所導致的，例如沙塵暴、雷電等。這些自然現象會對電磁產生一定的干擾，從而影響了正常的短波通信。人為噪聲則主要是由于人工運行的電子設備產生電磁干擾。與前兩種噪聲干擾相比，人為噪聲具有較強的突發性，并且受到人類活動范圍和工廠密度的影響。

3　MIMO預編碼技術在短波通信中的應用

一直以來，短波通信的質量就受到時變和多普勒頻移等因素的影響和限制，在通信的穩定性、信號傳輸的效率等方面長期都得不到提高。而隨著近年來選頻技術、調制解調等技術的發展和應用，短波通信的效率和質量也有所提升。但是與其他通信方式相比，短波通信在信號的傳輸速率上仍不夠高，限制了其進一步的推廣。為了有效的提升短波通信的數據傳輸效率，有必要開發和引進一些新的技術。

MIMO（multiple input multiple output）技術被成為多輸入多傳輸技術。該技術在收發端都采用了多個天線進行信號的接收和發射，從而實現了在不增加系統發射功率以及信道帶寬的情況下提高系統容量的要求。在信號發射前，先采用預編碼技術對發射端的信號進行一系列的預處理，以降低在信號接收端檢測過程的復雜性。在信號傳輸的過程中，則可以使用波束成形技術將發射信號集中于信道的特定方向上，以減少信號的衰變。MIMO技術和預編碼技術的結合使用能夠有效的提供信號的傳輸效率和穩定性，并且具有廣泛的應用空間。但由于短波通信的效果容易受到電離層、收發信機位置等因素的影響，在對這些信號進行處理時，需要對這些因素進行綜合的考慮。

3.1多用戶MIMO下行短波通信系統模型

一個由單基站和K個用戶組成的多用戶MIMO下行短波通信系統，基站配置，M根發射天線，假設，第k個用戶配置根接收天線，基站的發射功率為P。

系統的信道為短波信道，其服從Rayleigh分布，我們假定用戶之間的信道是相互獨立的，則第k個用戶接收到的信號為：

3.2信道方向信息反饋

4　結語

本文主要分析了短波在電離層中的傳輸特點，并結合短波信道具有貸款窄，時延長的特點，難以對信號的真實狀況進行實時有效的反饋等特點，分析了MIMO技術在下行短波通信系統中應用的價值和方法。通過MIMO技術在下行短波通信中的應用，能夠有效的改善短波信道的時變性以及多普勒頻移性等。

［1］張哲，程云鵬，唐壘.短波同步組網技術現狀及發展趨勢［J］.通信對抗，2011（01）:23-26.

［2］王俊江，柳文，焦培南.基于返回散射探測和干擾監測的短波通信實時選頻系統［J］.電子學報，2012（04）:29-33.

［3］李敬軍，張曙.一種簡化的短波信道ITS模型［J］.應用科技，2010（03）:26-29.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.259