短波通信新技术简述

董城愿，李应斌

（国家无线电监测中心云南监测站，昆明 650031）

摘要：本文通过分析短波通信的优缺点，着眼于未来短波通信的发展趋势，简述了全球数字广播技术、短波通信中的自适应技术、短波通信组网技术以及软件无线电技术等。随着技术的进步，曾一度被认为要淘汰的短波通信在现在和将来都是不可替代的基本通信手段之一。关键词：短波通信；新技术doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.11.020中图分类号：TN914 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2016）11-0068-04

短波通信新技术简述

董城愿，李应斌

（国家无线电监测中心云南监测站，昆明 650031）

摘要：本文通过分析短波通信的优缺点，着眼于未来短波通信的发展趋势，简述了全球数字广播技术、短波通信中的自适应技术、短波通信组网技术以及软件无线电技术等。随着技术的进步，曾一度被认为要淘汰的短波通信在现在和将来都是不可替代的基本通信手段之一。
关键词：短波通信；新技术
doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.11.020
中图分类号：TN914 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2016）11-0068-04

1　引言

短波通信是最早应用的一种通信方式之一，一直被广泛应用于政府、外交、气象、商业等各个部门，用以传送语言、文字、图像和数据等信息；同时，它也是高空飞行和海上航行的必备通信方式。从20世纪初到60年代中期，短波通信一直是远距离通信特别是洲际通信的主要手段。60年代卫星通信出现后，长距离大容量的无线通信便被卫星通信所取代，短波通信的发展进入低潮，甚至有人认为短波通信已经完成了它的历史使命。

近年来，人们对短波通信的认识开始变得科学和理性，认为短波通信现在和将来都是不可替代的基本通信手段之一，在战争和灾害期间更是主要通信手段，这已经被大量历史事实反复证明。

2　传统短波通信的优缺点

2.1传统短波通信的优点

短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，建设和维护费用低。设备简单、应用灵活，可以设置为固定台站进行定点固定通信，也可背负或装入车辆实现动中通。电路调度容易，临时组网方便；对自然灾害或战争的抗毁能力强。

2.2传统短波通信的缺点

短波通信的质量随时都受电离层特性的影响，电离层时高时低经常变动，是一种不稳定的时变介质，而且具有多种复杂的时变因素，如昼夜、季节的变化，太阳黑子的活动等，都会对电离层造成影响，从而导致信号传输质量的不稳定，产生干扰以及数据传输误码等。时变电离层信道严重的频率选择性衰落、多径时延、各种大气噪声及人为无线电噪声的影响，只适合于传输模拟话音以及低速率数据。

3　短波通信新技术

3.1全球数字广播技术(DRM)

传统的模拟AM广播抗干扰能力差，导致广播音质差，简单的模拟音频已不能适应多媒体化的需要。最近几年来，诸如Radio Netherlands Worldwide，Radio Canada International，Radio Bulgaria已经停播，BBC，DW，RFI，Voice of America也削减了播出时间。

随着传统短波广播的消失，其频谱必将被数字广播所使用。DRM（Digital Radio Mondiale）系统是30MHz以下的数字音频广播系统，是世界上惟一的非专利的数字系统，用于短波、中波/AM和长波，它可以使用已有的频率和带宽，是对模拟AM广播的重大改善。DRM系统充分考虑到了与ITU现有的边界条件相一致以及与现有的模拟业务的兼容，并保证了由模拟广播向数字广播的平滑过渡。

DRM系统采用OFDM调制技术，该技术是一种并行数据传输技术。采用频率上等间隔的N个子载波分别调制一路独立的数据信息，调制后的N个子载波信号相加同时发送。通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保存频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上相互重叠。收端利用载波之间的正交特性，可无失真地恢复发送信息。

根据图1所示，它是将每个传输帧单元和导频信号按照OFDM Map映射成为OFDM符号，进行OFDM调制之后再加上循环前缀（用来防止由多径传输带来的符号间干扰ISI）。DRM系统针对四种信道设置了四种传输模式，由于这四种模式的传输时延和多普勒频移不一样，OFDM的调制参数也不一样，具体看表1 DRM系统各种健壮模式下OFDM符号参数。

图1 DRM系统OFDM调制模块框图

表1 DRM系统各种健壮模式下OFDM符号参数

与单载波相比，在相同速率时，符号周期延长N倍，远大于信道时延扩展，码间串扰消除。副载频之间正交特性，使信号频谱可重叠，提高频谱利用率，并有良好的频率分集效果，能抗严重多径和强窄带干扰。在保证相同覆盖范围的情况下，发射功率可降低6dB。

3.2短波通信中的自适应技术

自适应技术是指实时或频繁地利用各种探测技术，根据探测结果自动调整设备参数，达到最佳通信效果。短波自适应通信的核心是自动选择最佳的工作频率，自动选用无线电信道和自适应数据传输。运用自适应选频、收发、调制解调、编码、均衡以及天线等多种自适应技术，在严重干扰条件下，短波通信自动改变工作频率、数传速率、调制方式、编码和纠错编码方式、最大限度地降低误码率。自适应技术克服了多种时变所带来的复杂影响，提高了现代短波通信中数据传输的质量。

现代短波跳频有两种自适应方式：一是频率自适应跳频，它基于对信道参数的探测，并适应信道质量的变化，自动在最佳频率集上进行；二是干扰自适应跳频，它基于对信道中干扰信号参数的估计，采用干扰自适应抑制和自动躲避干扰的跳频。

跳频通信是扩频通信的一个分支，它的突出特点是抗干扰性强。跳频（FH）是指载频按照数字码系统规定的时频图形，使频率相应跳变的一种扩频技术，可以对抗多径干扰、邻近信道干扰、人为瞄准式干扰，可提高短波通信的保密性和可靠性，自适应技术与跳频技术相结合，实现自适应跳频，能在质量良好的信道上进行跳频，跳频信道驻留时间可随意变动。

自动建立通信链路是频率自适应的主要任务，由于短波信道变化强烈，需要采用自动线路建立（ALE），建立链路的同时对线路质量分析（LQA）得到实时信道估值，在通信链路质量变化时自动选择新的信道。

短波自适应技术有效地改善了衰落现象，有效地克服“寂静区”效应，缩小了白天和黑夜接收信号质量的差别，有效地提高了短波通信抗干扰能力，有效地拓展短波通信业务范围。采用短波自适应技术可以充分利用频率资源、降低传输损耗、减少多径影响，避开强噪声与电台干扰，提高通信链路的可靠性。

3.3短波通信组网技术

传统的短波通信（话、包、点对点数据）已不能适应人们的应用需求，当前的短波网络需要支持更多的应用，并能成为Internet的延伸，短波通信和其他通信一样，必将迈入网络化的时代。

基于短波通信的开放特性，人们希望利用它组建一个通用的平台，实现聊天、发送Email、网上

音视频等功能，这是对短波通信组网带来的巨大挑战。第三代短波通信网络是建立在美军标MILSTD-188-141B的基础上，在ALE、信道效率、网络管理、路由协议和与Internet互联等方面都较第二代网络（speakeasy）有很大进展，该网络已在全球取得了广泛共识。目前，国内多个科研机构正在开展第三代短波数字化抗干扰自动控制通信电台的研制，该电台基于MIL-STD-188-141B，MILSTD-188-110以及GJB2076-94，GJB2077-94标准，融合了高速串行分组数传以及第三代自动链路建立等功能，代表了未来短波通信的发展方向。

3.4软件无线电技术

“软件无线电”的概念是在1992年5月MILTRE公司的Jeo.Mitola在美国电信系统会议上首次提出的，其目的就是希望建立开放式、标准化、模块化的可编程通用硬件平台，将各种功能（如频率、调制方式、数据率、通信协议等）都用软件来完成。

首先应尽可能在电路中靠近天线的部位通过宽带的模/数和数/模转换完成信号的数字化，然后通过软件按照要求的技术条件编程和定义无线设备的各种功能，包括接收、发射、中频处理和信号的基带处理等。软件模块由各种算法库组成，通过加载软件算法或升级软件可以实现通信功能的扩张，甚至建立新的通信标准，并可通过软件升级不断优化技术参数。软件无线电的实质是把以前靠硬件完成的工作尽量转移到软件上来，使无线电设备具有充分数字化、灵活编程、模块化、多业务支持、不同系统和设备容易兼容和互联等特点。由于硬件的简化，使得硬件体积缩小，可靠性提升。理想的软件无线电结构如图2所示。

图2 理想软件无线电结构

通过灵活应用软件无线电的这些基本模块，可以使它具备对传播条件的多种自适应能力（频率、功率、速率和多径分集等自适应），超高性能的抗干扰能力（自适应天线调零、扩频和跳频等），以及灵活的组网与接口能力，可以满足多种业务需求（语音、数据和图像等）。

随着软件无线电的不断发展，目前短波通信中的诸如多种通信体制并存、频率资源紧张、混合组网等，都可以用软件无线电的概念解决。

4　结束语

由于短波通信在国防、安全等领域的特殊性应用，以及其固有的传播特性，因此，在信息化的今天，各国仍在短波通信领域不断探索，推动着短波通信技术的发展。随着技术的进步，曾一度被认为要淘汰的短波通信必将回归人们的视野，继续服务国防和经济社会建设。

[1] http://market.c114.net/154/a189827.html

[2] http://www.doc88.com/p-4039262875726.html

Shortwave Communication Technology Brief

Dong Chengyuan, Li Yingbin
(Yunnan Station of the State Radio Monitoring Center, Kunming, 650031)

By analyzing the advantages and disadvantages of shortwave communication, focus on the future development trend of shortwave communication, the global digital broadcasting technology, adaptive HF communication technology, shortwave communication network technology and software radio technology are briefly. As technology advances, shortwave communication is considered to be phased out and will remain irreplaceable as one of the basic means of communication.

shortwave communication; new technology

董城愿，男，1982年生，昆明人，研究生，工程师，现工作于国家无线电监测中心云南监测站，任监测室主任，主要从事无线电监测工作。李应斌，男，1986年生，昆明人，研究生，工程师，现在工作于国家无线电监测中心云南监测站，主要从事无线电监测工作。