短波通信组网技术

短波通信组网技术

摘要：短波通信是历史上最为悠久的通信手段之一，短波是人类最早开发利用的无线电频段。与卫星通信、地面微波通信相比，短波通信的建设和维护费用很低，建设周期短，设备简单、体积小、易于隐蔽，电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性。本文分析了短波在电离层传播的模式，阐述了短波通信常用的调制技术，介绍了短波通信组网的信道类别和相关组网技术。

关键词：短波通信；电离层；组网；信道；技术

1 短波通信概述

短波是指波长在100m～10m之间（频率为3MHz～30MHz）的电磁波。短波通信是利用无线电电磁波短波，传播电话、电报、传真及低速数据等信息。短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，便于改变工作频率躲避干扰和窃听，破坏后易恢复。但短波通信也有一些不足之处，可供使用的频段窄，通信容量小，信号传输的稳定性差，抗干扰能力差。

2 短波电离层的传播模式

短波通信中的天波传播，是靠电离层反射的。电离层由围绕地球的处于不同高度的3个导电层组成的，这3个导电层分别称为D层、E层、F层。

短波在电离层的传播，其传输模式有单跳、多跳。依靠单电离层或多电离层反射构成电磁波传输路径。当通信距离＞2500km时，往往采用多跳，以获得较大的仰角。如利用F2反射一次，称为1F2传输模式。

3 短波通信常用的调制、解调技术

调制的目的就是要利用频带，高频无线传输，将消息变换为便于传送的形式，提高短波通信的抗干扰性能，使其能够频分复用。短波通信常用的调制、解调技术有调幅AM、单边带SSB、频率调制FM。常用调制技术如下表：

调制方式用途

连续波调制线性调制常规双边带调幅

广播

AM

立体声广播

抑制载波双边带

调幅DSB

单边带调幅SSB 载波通信、无线电

台、数传

残留边带调幅VSB 电视广播、数传、

传真

非线性调制频率调制FM 广播、微波中继、

卫星通信

相位调制PM 中间调制方式

数字调制幅度键控ASK 数据传输

频率键控FSK 数据传输

相位键控PSK，DPSK，QPSK等数据传输、数字微波、空间通信

其它高效数字调制QAM，MSK等（提高频带利用率）数字微波、空间通信

脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM 中间调制方式、遥

测

脉宽调制PDM

（PWM）

中间调制方式

脉位调制PPM 遥测、光纤传输

脉冲数字调制调制PCM 市话、卫星、空间

通信

调制DM，CVSD，

DVSD

军用、民用电话

调制DPCM 电视电话、图像编

码

其它语音编码方

式ADPCM，APC，LPC

等

中、低速数字电话

3.1 振幅调制 AM及解调

振幅调制中，输出已调信号的包络与输入调制信号成正比，其时间波形表达为：

AM波占两倍的调制信号频谱的带宽，且上、下边带所含的信息相同，载波不含任何信息成分，只起运载信息的作用。故AM波的发射载波功率浪费了，且AM波占用频带较宽，抗干扰能力很差。调幅波的解调称为包络检波，它将调幅

波中的调制信号即调幅波的包络变化检波出来，还原成原始的低频信号。

3.2 单边带调制SSB及解调

单边带调制（SSB）是用高频滤波器将含有完整调制信号的单边带信号滤出，这种调制制度称为“单边带调制”。利用单边带信号传递消息的通信方式称为“单边带通信”。原型单边带制：只用一个边带的传输方式.独立边带制：发射机发射的两个边带中含有两种不同的信息。单边带信号的产生方法：滤波法、相位补偿法、合成法。解调方式：相干解调。

3.3 频率调制FM及解调

频率调制（FM）与相位调制（PM）统称为角度调制。频率调制是使高频振荡的频率按调制信号的规律变化，振幅保持不变的一种调制方式。调相使高频振荡的相位按调制信号的规律变化，振幅保持不变。

4 短波通信的发展趋势

短波通信具有非常广阔的发展前景。在装备体制上，短波通信不断地融入电子、信息技术等先进技术，加强对短波通信信道和终端设备的改造，正逐步实现向数字高速跳频抗干扰体制的转变，改变了以往的模式，如模拟向数字、台站向网系、模拟低速跳频，提高信息传输的可靠性与有效性，增强系统与设备的自动化、智能化，以及综合业务能力。目前，短波通信逐渐向数字化、网络化的第三代通信装备的过滤。第三代短波通信不同于第二代短波通信，它包含多种先进的技术，比如第三代自动链路建立技术（3G-ALE）、新型高速短波跳频技术，以及短波组网通信技术等。

5 短波通信组网的信道类别

5.1 固定频率通信网

目前，在军队所用的组网方式是固定频率通信网。这种组网方式比较传统，通信稳定性差，也没有良好的抗干扰能力，其使用范围正逐渐缩小。

5.2 频率自适应通信网

频率自适应通信网具有成熟的通信链路、组网和系统设备。人们可以通过网内自适应电台，在预先设置频率点组中，进行线路质量分析，选择最好的频率，自动选择呼叫及预置信道扫描，从而建立起短波通信。这种组网方式可以保证信道的质量，受到人们的广泛喜爱，在世界各国都有所应用。

5.3 短波跳频通信网

短波跳频通信网是短波通信网络的重要组成部分。它是使通信信号的频率在一定带宽内快速随机跳变，使敌方侦察和干扰跟不上这种变化，无法施放干扰而达到抗干扰的目的。

5.4 短波直接序列扩频通信网

短波直接序列扩频通信网有优良的抗干扰性能和抗截获性能，是目前还不够成熟的技术，需要人们更多的试验与研究。它是用解扩的方法，先将原来集中在信息带宽内的能量分散，再在通信的接收端将能量集中起来，实现了正常的通信。

6 短波通信组网的相关技术

6.1 基本改进方法与技术

首先要针对更加快速的建立链接，减少帧头和增加吞吐量是首要的有效解决方法，这样可以更加迅速地建立链接，更加完善短波通信组网；其次是信道选择，需要在传输前进行实时的信道检测和信道选择，其中精确评估信号质量是进行信道选择的有效方法，进而选择合适的信道，达到更好的通信效果。

6.2 认知无线电思想

认知无线电，是一种智能频谱共享技术，通过感知频谱环境，智能学习并实时调整参数，实现频谱的再利用，可显著提高频谱的利用率。它的核心思想是使无线电通信设备具有发现闲置频谱资源的能力，并合理利用资源，是未来无线通信发展的趋势。认知无线电的思想应用到短波通信组网中，实时修改频率设置，探索未用的频率，动态地使用空闲频率。另外，在发送前可以改良监听，用以在所有信道上探测信号，其频率的设定基于分配的和认知的频率，但是此时协议需要进行改进，以新的认知频率来组网。

6.3 宽带同步组网

现阶段的短波通信组网技术的难点，在于对新时隙的划分，从而有效加快建链速度，达到高速传输的目的，使网络更加稳定可靠。时隙的划分可以进一步减小，因此可以在宽带条件下，确保传输速率更快，较小的时隙就可以适应宽带传输。这个时隙的划分需要重新规划，先进行预测，再对其进行仿真与调整，从而配置出合理的标准。

6.4 双工模式