關于甚低頻無線通信信道噪聲及性能特性的分析

宋南瑩

摘要：甚低頻（Very Low Frequency， VLF）是無線電頻譜中極具特點的頻段，在水下通信等領域中具有應用廣泛。然而其可靠性依然有著非常多的不足，且深受外界各種因素的干擾。本文在概述和分析甚低頻無線通信技術特點和關鍵技術基礎上，研究了甚低頻無線通信的噪聲，最后結合現(xiàn)代無線通信干擾基本模式，分析了甚低頻通信系統(tǒng)優(yōu)良的抗干擾性能。

關鍵詞：甚低頻；無線通信干擾；特性

中圖分類號：TN914.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0012-01

1 甚低頻在無線通信中關鍵特性

甚低頻指的是3-30kHz范圍的無線電磁波，其波長范圍相應是10km-100km。其在無線通信中的關鍵特性可分為甚低頻傳播特性、信道特性等方面。

（1）甚低頻傳播特性：傳播路徑，甚低頻的波長較長；傳播方式：甚低頻傳播方式主要有三種，地波傳播、天波傳播、波導模式傳播，低頻傳播可在地球表面與電離層下邊緣形成的波導里面?zhèn)鞑?；海?地層電磁波的傳播，改變傳播規(guī)律中其衰減特性和相移特性的變化。媒質的電磁參數(shù)的不同對電磁波的傳播的影響不同[2]。

（2）無線甚低頻信道：無線甚低頻通信由于無線通信鏈路很長，到達接收端的信號很微弱，并且海水、地層等媒介對其衰減很大線甚低頻信道特性進行分析，所以無線甚低頻信道有時延大、衰減大的特點。

2 甚低頻無線通信信道噪聲分析

甚低頻外部自然噪聲源主要是大氣中的雷電；有時也有大量噪聲能量來自外層空間，與太陽擾動有關[3]。在干燥、通風環(huán)境下，接收天線和接收機也會由于靜電積累或放電而產(chǎn)生一定的噪聲場，甚低頻噪聲干擾主要包括以下幾種。

（1）大氣噪聲。由于大氣放電具備一定的方向性在維度相對偏高的區(qū)域，其干擾的方向會伴隨晝夜與季節(jié)的改變而發(fā)生相應的改變。

（2）工業(yè)干擾。工業(yè)加工環(huán)節(jié)的電力網(wǎng)、點火設施等其它的要素均會導致甚低頻通信產(chǎn)生干擾以上要素影響程度的多少和當?shù)卦肼暤拇笮∫约肮╇娤到y(tǒng)有著非常大的關聯(lián)。

（3）電臺干擾。和甚低頻通信的運行頻率相類似的電臺所發(fā)出的無線電波同樣會對甚低頻通信產(chǎn)生非常大的影響。第一，由于甚低頻通信的使用人員的數(shù)量非常之多。第二，由于甚低頻波段的頻帶自身寬度較窄。

（4）人為干擾。此類具備一定目的性的干擾在軍事領域有著大量的運用。最為常見的人為干擾形式包含了單頻、多頻等其它的干擾方式。

3 甚低頻通信對抗噪聲干擾的性能分析

通信干擾的基本原則是破壞作戰(zhàn)對象正確接收信息的能力。只要能夠降低或削弱作戰(zhàn)對象無線通信系統(tǒng)的接收信噪比，就可以使作戰(zhàn)對象通信裝備失去通信功能。甚低頻抗干擾技術主要有以下幾種。

（1）跳頻技術。跳頻技術是采取擴頻碼序列實施頻移鍵控，以使得載波的頻率不斷的跳動改變，進而能夠擴展頻譜的技術[4]。跳頻技術具備非常強的抗干擾能力，當前已經(jīng)被大量的應用至甚低頻通信抗干擾環(huán)節(jié)之中。通信方對于所有有效的頻率實施適應同時調(diào)節(jié)發(fā)射功率，以使得功率能夠適應跳頻。

（2）自適應技術。自適應技術是一種最為常見的甚低頻通信抗干擾技術，此方式經(jīng)過改變系統(tǒng)里面所有的數(shù)據(jù)與架構，以達到系統(tǒng)的改善與增強。在正常狀況之下自適應技術大都運用至對甚低頻通信的鏈路品質進行定時分析，并且能夠在同一時間針對數(shù)量較多的、不同的鏈路實施掃描與分析等，同時創(chuàng)建起具體的鏈路[5]。除此之外，在甚低頻信號減少之時其能夠按照具體的需求實施即時的更換，以降低外部因素的干擾。

（3）差錯控制技術。檢錯碼編碼器將共信息序列編寫為能夠監(jiān)測錯誤的碼，經(jīng)過發(fā)射機傳遞至信道之中。在傳遞的環(huán)節(jié)里面遭受噪聲所產(chǎn)生的干擾。接收機接受到相應的序列之后，傳遞到譯碼器實施譯碼判定。如果沒有錯誤，便經(jīng)過反饋調(diào)控告知信宿接收序列同時通過反饋信道將明確信號反饋至發(fā)送端，發(fā)送端去除最初在存儲器里面所留存的序列。

（4）分集技術。分集技術是用于彌補衰退信道所發(fā)生的損耗，其大都運用無線傳播環(huán)境里面相同信號的單獨樣本間并不相互關聯(lián)的特征，運用相應的信號合并方式對接收信號進行完善，已消除衰退所造成的消極影響?？臻g分集技術能夠避免空間選擇性的衰退，然而分集接收機間的距離需要符合超過3倍波長的本質要求。

4 結語

甚低頻通信是對水下潛艇實施指揮的主要手段，加強對甚低頻通信可靠性的研究具有十分重要的軍事意義，其能夠滿足自適應與抗干擾通信的要求。本文主要對甚低頻無線通信的背景及技術進行概述，分析了通信中甚低頻傳播、信道特性等特性，并對其幾種噪聲及其對抗噪聲性能進行研究?？傊?，甚低頻無線通信仍有大量關鍵問題需要深入研究，可進一步改善系統(tǒng)糾錯效果，這樣可以保持在工作深度接收信號，有利于最大限度發(fā)揮其戰(zhàn)術、技術性能。

參考文獻

[1]王華力，吳燕軍，郝歡，等.甚低頻 Chirp 擴頻通信體制及大氣噪聲干擾抑制技術[J].現(xiàn)代軍事通信，2014，22（4）：8-12.

[2]李永貴，李斌武，干練.無線通信抗接入攻擊能力研究[J].現(xiàn)代軍事通信，2014，22（1）：6-11.

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[5]Akyildiz I F， Jornet J M， Han C. Terahertz band： Next frontier for wireless communications[J]. Physical Communication，2014，12：16-32.