短波频率自适应通信的发展及信号监测
短波通信干扰技术的运用及具体措施研究

短波通信干扰技术的运用及具体措施研究短波通信干扰技术是指通过特定手段,干扰短波通信信号的传输和接收,造成通信质量下降甚至无法正常通信的一种技术。
这种技术主要用于军事领域,可以干扰敌方的通讯系统,从而达到干扰敌方指挥和控制系统的目的。
短波通信干扰技术也可以用于民用领域,例如用于遏制非法广播和无线电干扰等。
具体来说,短波通信干扰技术的运用可以分为传输干扰和接收干扰两个方面。
在传输干扰方面,主要通过发射强干扰信号,使目标短波通信系统的接收机无法正常接收和解调信号。
常用的传输干扰技术包括频谱扩展、频率跳变、编码干扰等。
通过频谱扩展技术,可以使干扰信号覆盖目标信号的频带,从而降低信号的信噪比,使目标信号无法被接收机解调。
频率跳变技术则是通过不断改变干扰信号的频率,使接收机无法跟踪和定位干扰信号。
编码干扰技术则是在干扰信号中加入特定的编码信号,使接收机无法正确解码,从而无法获取原始数据。
为了应对短波通信干扰技术的威胁,我们可以采取一系列具体措施来提高通信系统的抗干扰性能。
可以采用多机通讯系统,通过增加通讯节点,提高系统的冗余性,降低干扰对整个系统的影响。
可以采用频率扫描技术,通过不断改变信号频率,降低干扰信号对接收机解调的影响。
还可以采用高效的调制解调技术和差错纠正技术,增强信号的可靠性和恢复性。
可以采用自适应信号处理技术,对干扰信号进行实时检测和抑制,提高系统的抗干扰能力。
也可以加密通信数据,通过加密算法和密钥管理,提高通信内容的保密性,降低干扰对通信内容的影响。
短波通信干扰技术的运用及具体措施研究对于提高通信系统的抗干扰能力非常重要。
通过研究干扰技术,我们可以更好地了解干扰的原理和特点,从而制定出相应的对策,保证通信系统的稳定和可靠性。
短波通信实时选频技术研究及其实现

图2跳频系统的数学模型
…
●
劣 ! 表
I I l
1.M z 1. 6H ,对应 接 收机 在十 个不 4H  ̄ 29 M z 0 同的 频段 工作 。短 波 通 信 数 字接 收 系
l … … … … 苎 垄堡 … … … … … 一 _ …
图3数字接收 系统 的解调及选频原理框图
1 引 言 .
短 波通 信 是指利 用波 长 为 l0 lm 频 数据 信 号 ,发射 信 号 : O  ̄O (
i =1
力 。随 着短 波 自适 应技 术 、扩 频技 术 的发
展 , 以及超 大 规模 集成 电路 、微 处理 器和 数字 信 号 处理 等技 术 的发 展 ,逐渐 形 成 了 具 有 高性 能 、高度 自动化 和 自适应 能 力 的 现 代短 波通 信 系 统 ,推动 了短波 通信 的新 发展 。在通 信 过程 中 ,实 时选 频 系统 不断 根据 短 波信 道 的传 输质 量 实 时选 择最 佳工 作频 率 ,使 短 波通 信链 路 始终 工 作在 相对 最 佳状 态 。 因此 ,实 时选 频技 术 在现 代短 波 通信 系 统 中具 有至 关 重要 的 作用 。 2短 波 通信 系 统 的方 案设 计 . 2 1 系统 的总 体 结构 . 短 波 信 道 信 号 覆 盖 2 3 M , 宽 —0H z 2 M z 根 据 需要 此 处 把 短 波 波 段 分 为 8H 。 十 个 宽 2 8 H 的 频 段 , 除 去 每 段 的保 .M Z 护 间隔0 2 M z . 4 H ,每 一 次 的 短 波 通 信 的 工 作 带 宽 为 2 5 M z 即短 波 电 台 的 十 . 6H ,
学模 型如 图2 示 。其 中m t为 输 入 输 出 统后 完 成 信 号 的数 字 下变 频 、F T 换 、 所 () F变 解 调译 码 及 实 时 选 频 。其 原 理 框 图如 图 3 率 为 3 3 M z 的 电 磁 波 通 过 电离 层 反 射  ̄ 0H ) S t=m()o( , ,, () fc sw. ) + 所 示 。其 中虚 线 框 中 部 分 即 为 实 时 选 频 来 传 输 信 息 的 无 线 通 信 方 式 。 短 波 实 时 接 收 信号 : 系 统 的噪音 信 号流 程 图 。 此 处 设 计 的 实 时 选 频 系 统 的 工 作 选频 技 术 (T S e l ie r q e c R F :R a T m F e u n y uf m(cs + ) -f( 。 (= ) ( 靠 + ( f ) t 0 %t ,) ) S lc in 是针 对 短波 信道 的缺 陷而 发展 e et o) 原 理 为 :根 据 分 析 信 道 中 噪 音 情 况 的结 起来 的频率 自适应 技 术 。短波 频 率 自适应 22 实 时选 频技 术 方案 . 果 ,得 到 电 离 层 相 关 传 输 特 性 ,从 而 完 是指 短 波通 信 系统 适应 通信 条件 变 化 的能 采 样 后 的数 字 信 号 经F F 送 入D P IO S 系 成 选 频 。噪 音 信 号 经 F T 输 出 结 果 为 F的
短波通信干扰技术的运用及具体措施研究

短波通信干扰技术的运用及具体措施研究短波通信是一种在无线电波段进行的长距离通信方式,具有穿透力强、能量消耗低、传输距离远、抗干扰能力强等优点。
短波通信也存在着一些干扰问题,会影响到通信质量和可靠性。
为了解决这些问题,需要采取一些具体的措施进行研究和应对。
短波通信干扰技术的运用主要包括以下几个方面:1. 频率选择性衰落技术:通过选择合适的频率,减小干扰信号的影响。
可以根据不同的干扰源以及通信环境,选择与干扰信号频率相差较大的工作频率,从而减小干扰。
2. 抗多径干扰方法:多径干扰是由于信号在传播过程中经历多个路径的反射和散射,导致接收端收到多个信号叠加而产生的干扰。
通过使用一些信号处理算法,如时频分析、自适应均衡、多重路径补偿等方法,可以减小多径干扰。
3. 抗多普勒频移技术:多普勒频移是由于移动终端或通信基站的运动引起的信号频率的改变。
通过采用特定的中频滤波器、改变信标发射及接收时间、增加信标的发射功率等方法,可以减小多普勒频移带来的干扰。
4. 抗噪声干扰技术:噪声干扰是由于自然环境、其他无线电设备或者人为干扰等因素产生的噪声。
可以通过使用自适应降噪算法、调制解调技术、前向纠错编码等方法,提高短波通信抵抗噪声干扰的能力。
1. 优化天线系统:选择合适的天线类型和安装位置,可以提高系统的信号接收和发射能力,减小干扰。
2. 功率控制技术:通过合理设置发送功率,可以减小对其他设备的干扰,同时降低自身受到干扰的风险。
3. 频谱管理和分配:合理规划和管理短波通信频段,避免频谱冲突和重叠,减小干扰。
4. 干扰源追踪和定位:通过使用无线电监测设备和技术手段,可以对干扰源进行追踪和定位,采取相应的干预措施。
5. 技术标准和规范:制定相应的短波通信干扰技术标准和规范,明确各方责任和义务,加强对短波通信干扰的管理和监管。
短波通信干扰技术的运用及具体措施研究是解决短波通信干扰问题的重要手段。
通过采用合适的干扰技术和措施,可以有效降低干扰对短波通信的影响,提高通信质量和可靠性。
关于短波通信技术发展趋势的探讨

关于短波通信技术发展趋势的探讨作者:尤慧来源:《数字化用户》2013年第11期【摘要】短波通信以其设备简单、应用灵活、通信距离远、运行成本低等优点,在通信领域具有无法替代的地位。
本文通过对当前短波通信技术的研究,分析和描述了未来短波通信技术的发展趋势。
【关键词】短波通讯高速抗干扰软件化短波通信又称高频通信,是指使用频率范围为3-30MHz的电磁波进行无线电通信,主要利用天波经电离层反射后,即可实现远距离通信。
一、短波通讯技术的发展现状短波实际上是通过电离层的反射进行通信的。
电离层在通讯过程扮演传输媒介的角色,不过其本身存在多径效应、瑞利衰落等现象,会增加源码在时间的宽度,影响接收端的接收质量。
包络也就随之发生畸变,从而使短波信道常掺杂着强烈的噪声和干扰信号,严重地影响短波通信的质量。
但是随着科技的发展,多种新技术得到应用,如信道编码技术、差分跳频技术、信道平衡技术、短波网组技术、宽带扩频技术等,解决了短波通信方式中存在的一些问题。
随着移动通信、微型计算机以及微电子技术的快速发展,短波通信的质量和数据传输速率也在不断提高,短波通信得到了很大发展。
二、短波通讯技术未来发展方向随着短波通信的发展,其在技术上已经取得了一系列的进展,主要有以下几个方面的发展展趋势。
(一)向高速宽带方向发展未来的短波通信将会由原来的低频、定频通信方式、变换为跳频与扩频、高低速跳频、再带与宽带结合的综合通信方式。
因此可以看出未来短波通信技术主要向以下几种模式转变:1.高速差分跳频电台差分跳频是最近一段时间出现的一种与以往的跳频技术根本不同的短波通信技术。
在差分跳频中跳频序列不再受伪随机码序列的控制,而是由数据序列依靠频率的转移函数映射后得到的。
依靠频率去转移函数,然后将纠错编码、信息调制和跳频三者有机结合,最终形成了高速差分跳频电台。
而在接收端,拆分跳频电台主要是依靠对几条信号进行的联合检测,最终达到差分跳频序列,然后再对频率序列进行译码,解调出数据信息。
针对国外短波通信装备状况及发展趋势的分析

针对国外短波通信装备状况及发展趋势的分析摘要:短波通信装备之所以在远程通信领域被广泛运用,是因为其结构简单、应用便捷、组网灵活、可在复杂电磁及气候环境下稳定发挥作用等,所以,为了给国内短波装备发展提供借鉴,本文将对国外短波通信装备发展状况及趋势进行分析。
关键词:短波通信;短波通信装备;发展趋势引言:由于短波通信主要通过电离层反射实现信息传输,因此出现了信道质量不高、通信容量较低等缺点,所以在以前曾被卫星通信顶替。
不过当反卫星武器出现后,短波通信再次被世界各国所重视。
尤其以美国为首的西方国外国家,近年来越发重视短波通信系统研究,目前比较先进的、知名的有软件无线电技术、短波通信组网等,所以,本文将基于此对国外短波通信装备状况及发展趋势进行论述。
(一)短波通信概述所谓短波通信,即“通过波长在10~100m,频率在3~3030MHz的电磁波完成无线电通信”,社会上一般将短波通信称作高频无线通信,短波通信主要在中远距离的语言、图像、文字等信息通信传输领域被广泛运用。
目前,短波通信主要选择调制方式,以主载波调制来看,可划分成调幅(AM)、调频(FM),主要采用调幅单边带制。
在区分时,常规调幅制度被唤作“调幅双边带制”,因为单边带信和常规相比,在调幅通信时需要的发射功率更小、所占频带更窄、可以多路通信等,所以在短波通信线路传送语音模拟信号、数据信号等方面,主要还是选择单边带调制;反观调幅双边带制,则主要在无线电广播方面应用较为广泛。
当今国外制造的短波通信设备,不仅包含单边带工作方式,还有AM、FM等形式。
(二)软件可定义短波电台二十一世纪高技术信息化战争内,主要以多军种联合作战为核心模式,其中联合信息互动效果对联合作战产生了直接影响。
而软件无线电则可对联合作战信息互动起到保障作用,因此变成了以美军为首的国外研发重点技术。
现如今,美国期望通过对不同型号软件无线电系统的研发实现联合作战、扩大信息优势,而软件可定义短波电台则是重要的短波通信装备之一。
短波战术跳频通信系统的技术现状和发展

2 国 内外的技 术现 状
近年来 ,国内外短波战术跳频通信系统的研发 和生产现状还比较乐 观, 而今运用到军事 中的战术通信 系统也实现了 自 动化 、智能化、数字 化 ,系统可靠安全,值得推广。现代 的短波战术跳频技术 已经不再 是以 前的单一频段 、单一 的定频通信 ,而是 实现 了多频段通 信、 自适应通 信、数据通信、跳频抗干扰 、 抗截获 、组网和转发等多种功能的新 型通 信系统。 在当今 世界短波通信领域 ,美国H R I 、以色y T D R N A RS J tA I A 、英 国 的R C L A A 等公 司的产品已经名列世界前茅 。从总体上看 ,各国作战部 队 所使用的通信产品 ,基本实现 了符合本 国实际情况 、跨国多区域作战 、 以及超水 平的战术技能等适应 性。而各 国为了互相交流 ,提 高通信技 术 的水平 ,纷纷挑选出 自己国家所制造的优秀产 品,分析主要 的技术指
1 战术 无线 电通信 系统
互联 网和移动通信 已经成为人类信息化生活中的不可缺少的部分 , 在市场领域 中占据着 十分重要的地位 , 国、德国等通信技术发达的国 美 家, 在短 波通信领域 也做出 了不小了的成绩 ,这无 疑推动 了世界短波战 术跳频通信技术的发展 。
11共标准 , T N G o6 标准一出台 ,便迅速被H 商 F 业和军事用户接受 ,并成为具备全球互操作性 的H 通信数据协议 ,而 F SA A 56的优点是 ,它与标准数字式加密设备和电子邮件连接 的操 T N G 06 作简单 ,使用方便。 r N G 06 A A 5 6系统方案的首次公开是 19年9 9 6 月的0 . 2 版。英 国、加拿 大、荷兰和希腊 已经对这个版本做过全面的评估 , 之后 便对这一方案做 了 较大的修改 ,直到19年1 97 月发布了0 版 ,而最近发布 . 3 的是S A A 5 6 的1 版 ,这是北约内部海事舰岸通信可互操作性 、低 T N G 06 . 0 价格 、低风险的解决方案。
高频自适应技术在短波通信中的应用
短 波 通 信 ; 高频 白适 应 ;实 时 信 道 估 值
一
.
短波 自适应通信的基本概念
短 波信 道高 频 自 应 技 术主要是 针 适
对短波信道的缺陷而发展起来的频率 自 适应技术,通过在通信过程中不断测试 短波信道的传输质量 ,实时选择最佳工 作频率 ,使短波通信链路始终处在传输 条件较好的信道上。高频 自适应技术以 l 实时 信 道估 值 ( 、 R T CE)技 yt=I()t u u ( u ( ) l ) h x — d 短 波 实 时 选 频 和 频 率 自适 应 技 术 为 主 术 体 ,其主要作用有 :使短波通信系统能 实时信道估值的含义是实时测量一 1 ≤ ≤i () 1 实时或近实时地选用最佳工作频率 ,以 组信道的参数 ,并利用得到的参数值来 当x t很接近脉 冲特性 ,则 yt就 ( ) () 适 应 电离层 的时空 变化 ;有效 改善 和克 定量 地描 述这 组信 道 的状 态和传 输 各种 很接 近 h t。即 当发 送的 探测 脉 冲 xt () () 服 衰落影 响 ,提 高通 信 质量 ;有效 地克 通 信业 务 的能 力 。 具有 足够 窄 的宽 度时 ,接 收机 测量 的就 服 “ 静区”效应,通过 自动链路联接建 表征高频信道性能的参数一般有信 是每一个信道的线性单位脉冲响应函数 立 功能 ;有效地 提 高短波 通 信抗干 扰能 号 能 量 ,噪 声 功 率 及 其 分 布 , 多 径 展 h t。 因此 ,探 测 发射机 在 被探 测的 m () 力,包括电离层正常结构的变化和临近 宽 、 多 普 勒 展 宽 、 衰 落 率 、 衰 落 深 个信 道上 发送 窄脉 冲 时 ,在接 收端 可 以 电台干扰 及 其它干扰 的 作用 ,减少 传输 度 、衰落 功 率 谱 、误 码 率 、波 形 失 得到 m 个信 道 的脉 冲响应 。通过 探测 频 损耗 。 真度等 。这些 参数都从不 同的侧 面描 率 f和 延 时 r 、 可 以 得 到 如 电离 图 , 就
(完成)第2章 短波通信2(路威)
“电离”图
(1)电离层脉冲RTCE探测
根据测量信道参数确定最佳工作频率
➢信号能量的测量 ➢多径展宽的测量 ➢最大多径时延差的测量 ➢噪声干扰的测量
16
(2) Chip探测
典型Chirp探测信号是频率线性扫描信号;
f/MHz
30ห้องสมุดไป่ตู้
20 100KHz/s
10
2
t/min
1
2
3
4
5
Chip探测频率变化图
12
(1)电离层脉冲RTCE探测
根据电离图确定最佳工作频段
设发射的探测脉冲为: x(t)
则接收信号可表示为:
y(t)
h(u)x(t
u)du |
fi
1i m
当发送的探测脉冲足够窄时,接收机测量的 就是每一个信道的线性单位脉冲响应函数。
13
y(t) h(u)x(t u)du | fi 1 i m
3、长期频率预测
方法:基于月中值的概念 即根据往年的数据资料求得
该月份各天在同一时刻的统计平均值。
6
3、长期频率预测
参数: MUF-最高可用频率 LUF-最低可用频率 MOF-最高观测频率 FOT(OWF)-最佳工作频率
7
Frequency
3、长期频率预测
Greenwich Mean Time
图:实时观测和长期预测的区别
类型:
➢功率自适应
➢分集自适应
➢频率自适应
➢自适应均衡
➢速率自适应
➢自适应调零天线
方法:融选频与通信于一体,并在最佳信道上自动建 立通信。
22
二、短波自适应通信系统
1、系统的基本组成
麦克风
短波通信中的自适应信道均衡技术分析
TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用8 科学与信息化2021年2月上短波通信中的自适应信道均衡技术分析谈新雅南京熊猫汉达科技有限公司 江苏 南京 210014摘 要 短波通信具备了较强的抗摧毁和自主通信能力,并且其消耗资金相对较少,能够在较短时间之内完成相关信息的传输。
尤其是在一些特殊情况下,即使距离较远,也能够完成信息传输工作。
但是任何一个事物在研究过程中,都需要正视其中所存在的弊端。
若想能够有效避免因其弊端存在而导致相关问题的发生,便需要充分借助到均衡技术的优势,降低这些缺陷对工作所产生的影响。
由此可见:研究短波通信中的自适应信道均衡技术具有积极的社会意义。
希望本篇文章的发表能够对相关工作人员产生一定启示,以此来推动短波通信的深层次应用与发展。
关键词 短波通信;自适应信道;均衡技术短波通信的应用和人民的生活产生了巨大关系。
当前阶段,在天气预报、信号传递、信号传送等多个领域和行业中已经得到了较为广泛的应用。
根据相关调查和研究可以发现:在进行短波通信过程中,因为各种因素影响,导致信息在传输过程中出现了失真现象,甚至在部分工作环节中还出现了数据丢失问题,严重影响了其积极作用的有效发挥。
为此,在今后工作中,需要结合短波通信中所出现的各种问题,对其进行针对性解决,并且结合均衡技术的优势,为短波通信的顺利实施创造有利条件。
1 自适应均衡器技术概述1.1 自适应均衡技术基本原理当前阶段,在自适应均衡技术应用中,常见结构主要有横向结构、格型结构,并且通过其他一系列的延迟线相结合,形成一个较为完整的自适应均衡结构。
其中,最为常见的便是横向均衡器。
在应用均衡技术工作中,若想能够有效发挥其积极作用,便需要充分考虑到整个平台构建和费用消耗等方面的内容。
线性横向均衡器作为当前阶段工作中应用比较简单方便并且限制性作用较小的均衡器,主要结合了前馈延时技术的优势,并结合多项式计算方式的积极作用,完成对相关函数和数据的传输[1]。
浅谈短波通信及在民航中的应用
浅谈短波通信及在民航中的应用短波通信是波长在十米到一百米之间的一种无线电通信技术,随着自适应技术、数字信号处理技术的发展,短波通信被广泛地应用在军事、外交、气象等部门,因其使用方便、组网灵活等优势,近年来在民用航空领域之中也有较大的发展。
标签:短波通信;应用研究;民用航空短波通信的频率范围在三兆赫到三十兆赫之间,因此无法传输到较远的范围,同时,传统的短波通信技术还受季节、气候等因素的影响,因此短波通信的稳定性一直是一个大问题,但随着自适应技术、扩频技术的发展,短波通信逐渐克服了上述的几种缺陷,并在民用航空领域被迅速的推广应用,本文将立足于短波通信的特点,深入研究短波通信在民航中的应用,以供相关从业人员借鉴学习。
1 短波通信的特点1.1 适用性强我国国土幅员广阔,南北之间存在较大的环境差异,因此灾害也呈区域分布,并且覆盖面广,灾害造成的结果严重,为保证电网的正常使用,必须确保通信方式高效、组网方便,而短波通信是唯一不受网络枢纽中继体制约的通信手段,并且作为一种无线通信技术,短波通信抗毁能力较强,由于这个特点,短波通信被广泛地应用于军事领域之中,负责战争时期的通信工作。
此外,短波通信的适用性还表现在覆盖范围广上面,相比其他通信方式,短波通信的适用性非常广,能够用于山区、戈壁等地区。
同时,短波通信的投资小、维护方便,因此容易推广。
1.2 灵活性好虽然短波通信的频率范围只有三十兆赫,却能与其他通信技术配合,从而提高短波通信的灵活性。
例如,可以使用扩频技术,在不影响短波通信质量的前提下,增加短波通信的频率范围。
相比移动网通信,短波通信的自主通信能力较强,而移动网络通信则依靠通信设备与同轴电缆,一旦同轴电缆损毁,移动网通信就无法发挥功能了,因此短波通信還被用于突发事件处理工作中,还可以根据事态的发展,增加短波通信的信息容量,这些因素,都决定了短波通信的灵活性要远远高于其他的通信方式。
[1]1.3 建立通信快相比卫星通信,短波通信的建设成本与维护成本要低得多,并且短波通信在我国拥有十分悠久的应用历史,因此技术较为成熟,临时组网也方便快捷。
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短波频率自适应通信的发展及信号监测 来源:qqread.com 作者: 2007-12-11 出处:pcdog.com 数据链路 通信技术 网络设备 广播 3g
作者:沈建峰 概要介绍了短波自适应通信产生和发展的三个主要阶段,关键信号生成的原理及其监测与识别,详细论述了正在发展的第三代短波自适应通信系统的网络功能和技术特点。
引言 短波通信是一种历史悠久的远距离通信方式,通过电离层反射实现远距离通信。由于电离层的性能随时间、空间和电波频率变化,引起信号的幅度衰落、相位起伏等,会严重影响短波通信质量;同时天波反射存在严重的多径效应,也造成频率选择性衰落和多径时延,成为短波链路数据传输的主要限制。另外,短波频段可供使用的频带比较窄,通信容量小,大气和工业无线电噪声干扰严重,也大大限制了短波通信的发展。20世纪60年代以来,卫星通信以其信道稳定、通信质量好、容量大等优势,取代了许多原属于短波的重要业务。短波通信的投入急剧减少,其地位大为降低。
然而,与卫星通信、光缆等通信手段相比,短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信,具有自身的特点,比如建设周期短,维护费用低;设备简单,容易隐蔽;使用灵活,电路调度容易,临时组网便捷,抗毁能力强等。这些显著的优点,是其他通信手段不可比拟的。事实证明,曾经设想取代短波通信的卫星通信,并不能满足所有情况下的用户需求。20世纪80年代起,出于对卫星安全等方面的考虑,短波通信重新受到重视,许多国家加大了对短波通信技术的研究与开发。
近年来,由于电子技术的迅猛发展,促进了短波通信技术和装备的更新换代,原有的缺点得到了不同程度的克服,通信质量大大提高,形成了现代短波通信新技术、新体制,短波通信正走向复兴。这其中,最重要和显著的技术进步,就是短波自适应技术。
短波自适应通信的概念 短波通信主要依靠天波进行,而电离层反射信道是一种时变色散信道,其特点是路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化,因此,短波通信中工作频率是不能任意选择的。在相当长的时间内,短波通信频率的选择是根据频率预测资料来确定的[1]。但是,电离层的特性每天变化很大,频率预测资料是根据长期观测统计得出的,不能实时反映实际通信时信道参数,而且,长期预报也没有考虑多径效应和电台干扰等因素,造成实际短波通信质量不能令人满意。
统计表明,即使在夜间通信环境最坏的情况下,短波频段也有4%左右的无噪声信道,而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰[2]。所以,实时避开干扰,找出具有良好传播条件的无噪声信道是提高短波通信质量的主要途径。实现这一目标的关键是采用自适应技术。
所谓自适应,就是能够连续测量信号和系统变化,自动改变系统结构和参数,使系统能自行适应通信条件的变化和抵御人为干扰。广义地讲,短波自适应包括频率自适应、功率自适应、传输速率自适应、分集自适应、自适应均衡及自适应调零天线等。由于选频和换频是提高短波通信质量最有效的途径,所以通常所说的短波自适应通信就是指频率自适应。
短波自适应通信经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段,正向3G-ALE发展。
频率管理系统 短波自适应系统必须完成实时探测信道特性和干扰分布情况的双重任务,系统提供的最佳工作频率是测量和分析这两方面数据的结果,完成这一任务所采用的技术称为实时信道估值“RTCE”技术。实现短波自适应的基本方法就是利用RTCE(RealTimeChannelEvaluation)技术来测量和分析各种信道参数,根据综合分析和计算结果,建立工作在最佳频率上的通信链路。
独立的信道探测系统可在一定区域内组成频率管理网格,在短波范围内对频率进行快速扫描探测,得到通信质量优劣的频率排序表。然后再根据需要,统一分配给区域内各短波通信用户。其实质是对区域内的用户提供实时频率预报。美国CURTS系统和我国研制的实时选频系统都可以做到每10分钟向用户提供一份频率表[3],由用户在实际通信时选择最佳的通信频率。
根据所采用的技术不同,RTCE可分为电离层脉冲探测、电离层调频连续波探测(Chirp)、导频探测、8FSK信号探测等,其中8FSK探测,是目前自适应电台使用最广泛的信号格式。 CURTS系统是最早的实时选频系统,可以测量5种信道参数。它采用电离层脉冲探测,由于探测脉冲功率高达30kW,因而会造成严重的干扰,只能用于大区战略通信系统。20世纪70年代中期,美国Barry公司采用Chirp探测方式研制出AN/TRQ-35(V)实时选频战术频率管理系统,后又升级为AN/TRQ-42(V),在90年代初期的海湾战争中,这两套频率管理系统成功地支撑了短波通信网,为盟军的胜利发挥了关键的通信保障作用。
短波频率管理系统探测结果可以反映整个短波频段的频率资源情况,已经制成商业软件出售。有些无线电监测站的短波单站定位功能,也是利用这些探测结果,再通过计算来实现的。频率管理系统的特点是通信与探测分离,探测设备昂贵,这一发展过程也称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。
2G-ALE通信系统 随着微处理器和数字信号处理技术的不断发展,20世纪80年代中期,出现了在通信系统中直接采用RTCE技术,对短波信道进行探测、评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道,减少了短波信道的时变、多径和噪声等对通信的影响,使得短波通信频率随信道条件变化而改变,从而确保通信始终在质量最佳的信道上进行。由于采用了高速DSP芯片,RTCE作为通信设备的一个嵌入式部件,使得成本大大降低,操作也变得非常方便。
为了使短波自适应电台互通和组网,1988年10月,美国军方颁布了短波自适应通信的军用标准MIL-STD-188/141A;1990年,对应的联邦标准FED-STD-1045协议也正式出台,该协议又简称1045协议,已成为事实上的国际标准。符合1045协议的短波自适应电台一般称为2G-ALE产品。2G-ALE产品型号很多,完成的功能大同小异,典型设备有美国RF-3200、7100系列,德国的ALIS电台等。
2G-ALE自适应通信系统具有以下四种基本功能。 (1)RTCE功能 RTCE功能在短波自适应通信系统中称为链路质量分析LQA(LinkQualityAnalysis)。为了简化设备,降低成本,一般LQA都是在通信前或间隙中进行的,并且只在有限短波信道上进行,通常有10~20个。所获得的数据存储在LQA矩阵中,实际通信时,系统根据LQA矩阵中个信道的排列次序,择优选取工作频率。
(2)自动扫描接收功能 为了接收选择呼叫和进行LQA试验,网中所有电台都具有自动扫描接收功能,可在预先规定的若干信道上循环扫描,等候呼叫信号或者LQA探测信号。
(3)自动建立链路功能 根据LQA矩阵,系统应能全自动建立通信链路,这一功能称为自动链路建立ALE(AutomaticLinkEstablishment)的功能。这是短波自适应通信最终要解决的问题,它是基于接受自动扫描、选择呼叫和LQA综合运用的结果。这是2G-ALE与1G-ALE系统的最大区别。
(4)信道自动切换功能 短波信道存在的随机干扰、选择性衰落、多径等都有可能使已建立的信道质量恶化,甚至可能使通信中断。因此,短波自适应通信系统一般具有信道自动切换功能。即在通信过程中,遇到电波传播条件变坏或严重干扰,自适应系统可以切换信道,使通信频率自动调到LQA矩阵中次佳频率上。
短波日常监测中常见的8FSK是2G-ALE产品中使用最为广泛的一种信号格式,是信道中的LQA探测信号。由于2G-ALE系统的广泛应用,因此在进行监测时8FSK信号出现的次数也最多,如有些台站很长时间一直发射8FSK信号,就可以初步判定是一个很大的短波通信网的通信中枢在进行LQA探测。 2G-ALE规程规定,8FSK每个单音代表3bit的二进制数据(格雷码),其对应关系如表1所示。
按照2G-ALE规程的要求,当电台收到命令或数据信息后,首先将其转换为基本ALE字组成的原始帧,再进行分组、格雷编码、交织和三倍冗余,最后进行8FSK调制,信号以每秒125个单音的速度发出,因此,发送信息速率375bit/s,符号速率125Baud/s。各单音之间相位连续,过渡应在波形最大或最小处(斜率为零),这样可以保证基带音频信号占用频带最窄,能量更集中。实际监测解调后的8FSK信号波形见图1。
3G-ALE通信系统 由1045协议所定义的2G-ALE系统可以组建抗毁性强、设备简单的交互式短波通信系统,初步满足了用户需求。但随着技术和网络发展,1045协议也暴露出一些不足,主要是无法提供有效的链路接入机制;不支持Internet协议及应用;LQA测量参数只有两个,传输速率大于2400bit/s时精度不够;ALE信号需三次握手才能建立链路,连接速度较慢。
1999年,美军颁布了短波自适应全自动通信网络标准的3G-ALE军标(MIL-STD-188/141B)。在全面支持第二代协议规定的话音通信和小型网络的前提下,该标准有效地支持大规模、数据密集型快速高质量的短波通信系统,再一次在世界范围内引发了对短波通信的研究高潮。在我国,相关的研究工作也已经起步。
3G-ALE全自动短波网络实质上是一种无线分组交换网络,采用OSI的七层结构模型,其下三层的定义和含义如表2所示。
相对于2G-ALE系统,3G-ALE系统进行了大量的改进:链路建立协议管理(3G-ALE)与数据链路业务管理(TM)、高速数据链路管理(HDL)、低速数据链路管理(LDL)、电