淺談短波數據傳輸技術發展與應用

李楠 李穎

摘 要：近年來，短波通信又重新受到人們的關注，由于短波信號的傳播特點，信道具有很強的抗毀性，使其在某些特殊場合具有極其重要的作用，尤其是在軍事通信領域，短波通信一直是中遠距離通信指揮的有效通信手段之一。本論文所研究的短波調制解調器是采用時頻調制技術，以應急機動通信為使用背景，在報文內容較短的情況下，把提高信道的可通率作為主要的技術指標。通過對比實驗、分析采用時頻調制技術所能達到的最佳傳輸效果。

關鍵詞：短波通信；時頻調制；可通率；調制與編碼

1 短波通信技術的發展

近年來，短波通信又重新受到重視。其主要原因是：客觀的需求和短波通信特點的結合。尤其是在軍事通信方面，短波信道的抗毀性使它成為戰略的和戰術的主干線的重要組成部分，在數據量相對較少的情況下，短波通信能夠滿足其要求。從短波通信自身發展的角度來看，隨著技術的進步，短波通信的穩定性、可靠性、通信質量和傳輸速率，都已提高到了一個新的水平。

1.1 自適應技術

針對短波信道是一種典型的隨機參量信道這一最重要的特點，為了克服傳統選頻方法存在的缺點，提高短波通信的可靠性和有效性而發展起來的。它使短波通信系統能實時地選用最佳工作頻率，以適應電離層的種種變化，同時起克服多徑衰落影響和回避干擾的作用。這對于提高短波通信的可靠性和有效性具有關鍵的意義。自適應技術在短波通信中得到了多方面的應用，除頻率自適應外，還有自適應均衡、功率自適應等，而采用頻率自適應技術進行實時的最佳頻率選擇，是提高短波通信可通率的有效方法。

1.2 短波數據傳輸技術

為了適應人們對非話音業務需求的增長，適應通信體制數字化的趨勢，短波數據傳輸技術近年來有了較大的發展。為了提高短波數據傳輸系統的傳輸速率和質量，采用抗衰落性能良好的調制鍵控技術，如多音并行傳輸體制和單音串行傳輸體制，以及時頻調制技術。采用差錯控制技術，使接收端具有檢測和糾正信息錯誤部分的能力，從而提高系統的通信質量。

1.3 短波通信抗干擾技術

抗干擾有兩方面的含義：一是對付短波信道本身的固有特性所造成的干擾，特別是多徑效應造成的乘性干擾；二是對付敵方的故意干擾，并且包括抗敵方測向、截收等通信電子防御的內容。這方面的技術包括：跳頻和擴頻技術；分集接收技術；差錯控制技術；猝發通信技術；自適應天線技術和加密技術等。

這些新技術的采用是以微處理器技術的廣泛應用為基礎的，使用高性能的短波調制解調器，采用抗衰落性能良好的調制技術（例如時頻調制），使短波數據傳輸的工作質量大大提高，系統的誤碼率可達到10-5～10-6。

2短波數據通信技術應用

2.1短波數據通信調制解調器的基本功用

短波數據通信的調制解調器是利用短波信道進行計算機數據通信的接口設備，應用計算機的通信軟件和文件管理系統，可以完成對數據信息的錄入、存儲、修改和轉發，用以取代傳統電傳機的實時通信方式。計算機數據通信的內容可以是文字、圖形和圖象，具有信道利用率高、通信速率高、差錯小和操作簡單等優點。

2.2短波調制解調器的技術要點

1.調制解調器使用單片機完成D/A和A/D的轉換，信號的編解碼；

2.調制解調器采用時頻調制方式，其主要優點是：具有一定的分集接收和抗干擾能力，有自同步和糾錯能力；

3.具有可選擇的差錯效驗工作方式；

4.運用看門狗技術，增強系統工作的抗干擾和自愈能力；

5.信號接收具有較強的自動增益控制能力；

6.用計算機通信軟件來控制調制解調器的握手識別、站址確認和傳輸速率等通信參數。

2.3時頻調制與編碼技術

2.3.1時頻調制的基本原理

時頻調制（FTSK）實際上是一種組合調制。它是由頻移鍵控（FSK）和時移鍵控（TSK）的基礎上發展起來的，在時頻調制技術中，每一個碼元都用兩個以上不同頻率的載波來傳送。一般是將一個碼元的持續時間分成幾段，每段稱為一個時隙，在每一個時隙內安排一個頻率。

圖1（a）為二進制數據流，即1000011101……。圖1（b）為經時移鍵控后的波形，即把一個二進制碼元寬度T分成前后兩個時隙，對于數據信號“1”，只發出前一個時隙的載波f1；對于數據信號“0”，只發出后一個時隙的載波f2，TSK波形可以通過數據流和一個具有適合相位的方波“模2和”得到，方波的周期為T，然后用圖1（b）所示的TSK波形控制兩個晶體振蕩器，振蕩器的輸出波形如圖1（c）和2（d）所示，最后把（c）和（d）的波形疊加即可獲得需要的FTSK波形。此波形稱為“二時二頻制”。這種頻率分集的實現，既不增加天線數目，又沒有功率分散問題。

2.3.2時頻調制編碼信號的一般要求

1.正交性要好。如果一個時頻編碼信號的所有碼組的頻率組合，在相同的時隙位置上沒有相同的頻率，那么這些碼組所對應的波形就是正交的。四進制四時四頻編碼中按要求取值。則這4個碼組在任一相同的時隙內均為不同的頻率，因此它們是正交的。滿足正交要求的時頻編碼信號，兩兩碼組之間差別最大，即使在傳輸過程中丟失其中的一個頻率成分，也可以通過得到的其他頻率成分的排列，準確無誤地確認該碼組的真實代碼。

2.所占帶寬要盡量窄。由于短波信道的帶寬為300～2700Hz，為統籌兼顧帶寬與分集效果的關系，短波信道時頻調制的信號編碼采用四時四頻為最佳方案。時頻調制編碼的一種基本結構見圖2。以四進制四時四頻編碼為例，它與4FSK調制器的主要區別是增加了組合邏輯電路，用以形成對四個頻率的門控信號。輸入的串行數據比特流，首先經串/并變換電路轉換為四進制碼組（雙比特碼組），送入編碼矩陣開關電路。同時，4個頻率不同的載波信號也送至編碼矩陣開關電路。在定時脈沖信號的控制下，產生時頻調制的編碼輸出信號。

3小結

現代通信技術的發展使傳統的短波通信具有了新的活力，短波新技術的應用，給短波通信的發展注入了新的生命力，而技術的進步是無止境的，完全可以相信，短波通信作為一種信息資源的開發和利用，必將隨著相關技術的發展而具有廣泛的發展前途。

參考文獻：

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