第2章 现代短波通信

Fmu ：入射角为θ0（θ0>0º ）时的最高可用频率。
f mu fv sec0
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.2 最高可用频率（MUF）
20
（
日频 9MHZ）
9
最高可用频率 工作频率 建议选用的工作频率
f / MHZ
6
夜频 5 （ 4.5MHZ）4
3
0
4
8
12
16
20
24
t/h
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第2章 现代短波通信
2.1 概述
短波通信是指利用波长为100m至10m（频率为 1.5MHz至30MHz）的无线电波进行的通信。又称为 高频（HF）无线电通信。
短波通信可以利用地波传播，但主要是利用电离 层反射进行传播。
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第2章 现代短波通信
2.1 概述
短波通信的优点： •可用低廉的成本实现远距离通信； •通信设备体积小，可方便地改变工作频率； •短波电台临时组网方便、迅速，具有很大的灵活性。 短波通信的缺点： •可供使用的频段窄，通信容量小； •信道条件差（是一种变参色散信道）； •大气和工业无线电噪声干扰严重。
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2.4 短波数据通信技术
2.4.2 时频组合调制
➢时频调制(FTSK)是一种组合调制，它是由时移键控 (TSK)和频率键控(FSK)组合而成的。 ➢时频调制是指在一个或一组二进制符号的持续时间 内，用若干个窄的高频脉冲的组合来传送原二进制 数据。每个高频脉冲在不同的时隙内具有不同的频 率。这种由不同时隙和不同频率所构成的信号形式， 称为时频调制信号。 ➢时频调制实际上是用编码的方法来传输信息的，因 此也称之为时频编码调制。
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2.4 短波数据通信技术
2.4.1 传输高速数据信号的调制技术
➢并行体制由于多频同时发射会导致发射功率分散、 信号平均功率和峰值功率比低等缺点，但是技术成 熟，成本低，具有较高的性能价格比。 ➢串行体制的特点是在一个话路带宽内采用单载波串 行发送高速数据信号，因此提高了高频发射机的功 率利用率，克服了并行体制功率发散的缺点。由于 串行体制采用了高效的自适应均衡、序列检测和信 道估值等综合技术，从根本上克服了由于多径传播 和信道畸变所引起的码间串扰。 ➢从发展角度看，串行体制提高数据率的潜力较大。
一天内最高可用频率的变化规律
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.3 多径传播问题
（ a）
（ b）
（ c）
（ d）
（a）为天波和地波构成的多径； （b）为天波的单跳模式和多跳模式构成的多径； （c）为电离层不同分层的反射构成的多径； （d）为电离层的漫射构成的多径。
多径传播将带来的问题：信号的延时和信号的衰落。
2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.4 衰落
1、慢衰落（吸收型衰落） 它是由于电离层电子密度及其高度的变化造成电
离层吸收特性的变化而引起的。其表现为信号电平 的缓慢变化。 2、快衰落（干涉型衰落）
它是由于多径传输引起的干涉型衰落。干涉衰落 具有明显的频率选择性。
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2.2 短波在电离层中的传播特性
天波的入射角应选择在保证电波能返回地面但又 不被吸收的范围内。
缩小寂静区的办法：选用高仰角天线减小电波到 达电离层的入射角，同时选用较低的工作频率，使 射线在入射角较小时电波不至于穿透电离层。
地面波和天波均不能到达的区域
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.2 最高可用频率（MUF）
最高可用频率：指在实际传播中能被电离层反射 回地面的电波的最高频率。 临界频率 f v：对应于电离层各分层的电子密度，都存 在一个相应的最高频率 ，fv在此频率的电波垂直入射 （θ0=0）到电离层时，将被该分层反射，而高于此 频率的电波将穿出该分层。
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.1 短波的传播方式
入射角 0
F2层
28MHZ 天线
天线
短波的天波传播模式
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.1 短波的传播方式
短波段低频端的电波被吸收的程度较大，高频端 的电波有可能穿出电离层，大部分电波被电离层反 射，形成短波的天波传播模式。
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2.2 短波在电离层中的传播特性
2.2.4 衰落
在短波通信中，即使在电离层的平静时期，也不 可能获得稳定的信号，接收到的信号强度总呈现忽 大忽小的随机起伏，这种现象称为信号的“衰落”。
快衰落：持续时间仅几分之一秒的衰落。 慢衰落：持续时间比较长（可能达到1小时甚至更 长）的衰落。
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2.4 短波数据通信技术
➢抗多径衰落是实现短波数据通信的首要问题，主要 采用了以下几方面的技术：
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2.4 短波数据通信技术
2.4.1 传输高速数据信号的调制技术
➢在短波通信中，由于多径效应引起了时域扩展，若 不采用专门的时域均衡措施，所能传输的最高码元 速率仅为200波特 (码元宽度为5ms)。 ➢采用专门的调制解调技术以后，可以将数据速率提 高到2400b/s以上，现在主要有并行制和串行制两种 不同的体制。 ➢并行体制的基本思想是把高速的串行信道分割为许 多低速的并行信道，这时在短波电离层信道上已不 再是高速数据传输，而是同时并行发送的低速信道； 在接收端，单边带接收机输出的多路数据信号经并 ／串变换后再恢复成高速数据流。
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2.4 短波数据通信技术
➢短波通信原来主要用于话音通信，但各类数据信息 包括数字传真、慢扫描图像和计算机等各类数据终 端的数据，也希望能在短波信道上传输。
➢在短波数据传输中，要解决的最大问题就是短波信 道对数据传输的影响。主要是： (1)多径衰落引起的短波数据通信中的突发错误； (2)多径效应造成码元的时间扩展引起的码间干扰； (3)电离层的快速运动和变化引起多普勒频移，使发 射信号的频率结构发生变化造成数据信号的错误接 收。
2.2.5 多普勒频移
如果在发送端发送一个单频（等幅、恒定相位的 正弦波）信号，经多径传输后得到的接收信号不再 是一条普线的单频信号，高频载波的频普将被展宽，
这种现象称为多普勒频移或多普勒展宽。
多普勒频移的倒数称为信道的“相干时间”。当 系统传输的信息符号（时间）宽度大于信道的相干 时间时，将引起时间选择性衰落。