1、短波通信及其发展 刘宗祥 (机械电子工业部七所) 摘要 各种自适应技术和抗干扰技术在短波通信中的出现和应用，大大地改善了短波通信的质量， 提高了短波通信的可靠性和挠干扰能力，使短波通信的发展步入了一个崭新的阶段。本文主要从自适应技 术和挠干扰技术两个方面依次介绍了自适应实时选频、自适应调制解调、自适应零位天线以及猝发通信技 术、差错控制技术、跳频和分集技术等的特点和在短波通信中的应用现状，展示了发展短波通信的必要性 和可行性。文章最后一部分，预测了90年代短波通信的一些发展趋势。 、 短波通信在50年代达到了其鼎盛时期， 对人类通信事业做出了重要贡献，但与此同 时其一些固存的缺点也不断在暴露出
2、来o 60年代末卫星通信技术的兴起，使某些重要 的短波通信业务被卫星通信所代替，不少人 对短波通信的存在和发展产生了怀疑，认为 短波通信已成了过时的通信手段，使短波通 信的开发和利用一度处于停滞状态。然而从 今天的情况看，上述怀疑就大错特错了o 1988年短波通信的销售额达到了其历史上最 高水平，这是因为，随着技术的进步，特别 是自适应技术、猝发传输技术、数字信号处理 技术、差错控铜技术、扩频技术、超大规模集 成电路和微处理器的出现和应用，使短波通 信步入了一个崭新的发展阶段。同时短波通 信设备使用方便、组网灵活、价格低廉、抗 毁性强等固有优点，仍然是支撑短波通信战 略地位的重要因素。 1短波
3、通信的现状 近年来，许多国家鄙加速了对短波通 技术的研究和开发，尤其是工业发达的国 家，对短波通信的发展更为重视。美国从 1980年以后，把短波通信列为第一线指挥 通信手段，制定了短波通信过渡发展计划， 1985年又铡定了长远计划。苏联近几年来为 了提高短波通信质量，也进行了大量的研究 和改进工作。其它如英国、法国、西德、比 利时等国近年来也先后研制了新的，性能优 良的短波通信设备。 我国近几年短波通信的发展也较快，但 从目前装备和正在生产的设备来看，和国外 先进的设备相比还有很大差距，特别是在自 适应技术、纠错技术、扩频技术等方面差距 更大，急需在今后的研究开发中加以改进。 众所周知，短波通
4、信是靠电离层反射来 传播的，受天气和气侯的影响较重，传输不 太稳定，此外通涪容量小，频率拥挤，噪声 大，易被测向和干扰等。近几年来短波通信 技术的发展主要是针对这些弱点进行的。 11自适应技术 所滑自适应是指改变设备本身的参数以 适应环境条件的攻变和抵御人为干扰。近几 年来疆营 处理器的广泛应用， 适应技术 得到了迅速的发展，包括自适应实时选频、 维普资讯 http:/ 自适应调制解调，自适应零位天线。这些技 术的进步，使短波通信质量得到了有效的提 高。据近几年某些试验表明，利用自适应系 统，对短波通信可提高十几至二十几分贝的 信噪比。目前世界上已有很多的高频自适应 系统，有的性能相当先进。附
5、表中列出了近几 年来美国和西德生产的几种高频自适应系统 的性能情况。从表中可以看出，这些系统的功 能都比较强，如Rohde&SChwartz公司生 产的ALIS系统，除了具有自动信道选择、 自动建立线路、线路质量分析、选择呼叫 外，还具有数据保护和信道切换等功能。 111自适应实时选频技术 自适应实时选频，是改善短波通信质 量，提高通 可靠性的最有效途径之一。短 波通信受电离层变化的影响较大，工作频率 相当拥挤，如 工作频率选择不当，就很难 获得理想的通涪效果，甚至导致通信完全失 败。然而短波频谱拥挤，并不是没有安静的 频道存在，根据试验表明，即使是频率拥挤 的西欧，在一天的任何时间都可以找到
6、未被 占用的安静频道，在个别时间里，无噪声信 道甚至可达SO。 实时选频就是实时地对信道进行探测， 了解信道的主要参数和特性，然后用计算机 对数据进行迅速的处理，选出最佳工作频率 及时地提供给用户设备系统。实际应用表明， 采用实时选频选取最佳工作频率后，误码率 可以藏少若干个数量级，达到10 、，lO1的 优等质量。附表中所列的自适应系统，都有 实时选频能力。 112自适应调制解调 数字数据通信在短波通清中占有很重要 fl勺地位，目前绝大多数的数据传输利用原来 的漠拟信遭传输数字 号，因而必须用调制 解凋器将数字信号变换为适合淡拟信道的信 号肜式。过去的高频调制解调器通常采用多 音并行制 80
7、年代以来出现了自适应串行 调制解词器。并行方法研制较早，技术比较 成熟，是当前短波高速数传中广泛采用的技 术。目前国外高速并行高频调制解调器的主 要特点有两点；其一是采用了前向纠错、分 集、多卜勒频偏校正和数字信号处理等综合 技术，提高了抗干扰能力l其二是采用了高 速数字信号处理器、微处理器等。这些使高 频调制解调器的性能达到了较优良的程度。 串行方法的研究比较晚，技术基本成熟， 在性能，复杂性和成本上已接近或达到实 际应用水平。串行体制和并行体制相比具 有很大的优越性：提高数据速率的潜力大， 通常可达4800bitS或更高，因此频谱利用 率比并行体制高；可避开拥挤的最高可用频 率，在最高可用
8、频率以下的频率上工作，对 频率选择性衰落和窄带共信道干扰较不敏 感j允许单边带发射机幅度非线性失真j信 号有较高的平均峰值功率比等。串行调铡 解调器被认为是目前最好型式的抗多径干扰 体翩，在同样的误码率情况下，审行体制的 调翩解调器比并行体铜的调制解词器的可通 率高20到40。如果可通率要求固定，则 串行调制解调器的误码率比并行体制的误码 率低得多。如美国GTESYIv8nic公司M元 PSK串行调制解调器以2400bitS工作时， 其误码率要比同样是以2400bltS工作的 并行系统ACQ一6和V SCiO的三个数量 好。 113自适应零位天镶技术 从技术观点上看，近几年来频率管理技 术和高
9、速数传技术都取得了很大的进展，但 在自适应零位天线方面却进展较慢。究其原 因，主要是短波通信存在着多径效应，设计 和制造自适应零位天线比较困难，成本也较 高，加上人们对其作用的认识也不够，这些 都防碍了短波自适应天线的发展。 短波通信由于电台拥挤、干扰严重，怎 样在天线方面挖掘潜力，对于提高短波通信 维普资讯 http:/ 的质量是十分重要的。所谓自适应天线是一 种零位控制天线阵，对所收到的信号进行实 时处理，调节天线阵元的相位，改变定向特 性，使所需要的信号方向增益最大，使波束 的零位对准干扰方向，以避开敌方干扰。 用 较简单的方法便可得到0-,-20dB的信噪比 改善，对于特别强的干扰，3
10、0-,-40dB的信 噪比改善也可以做得到。这种信噪比改善要 想通过增加发射功率和其它电子抗干扰措施 来达到同掸的效果事实上是不可能的。 12抗干扰技术 传统的通信体制大多不能摆脱现代通信 干扰的威胁，因此人们不断寻求新的通信体 制。El前在短波通信系统中抗干扰能力较强 的已出现了猝发通信、差错控制、跳频以及 前面提到的自适应天线等新的通信体制及技 术从而大大增强了短波通信设备抗人为干扰 能力。 121猝发通信技术 猝发通信就是将信息作适当的压缩，在 某一瞬间发送数据的通信方式，它具有随机 性和短暂性，因此可以避开对方的干扰和测 向，又能缩短信道的占用时间。El前短波猝发 通信设备大都做成终端
11、部件的形式。如以色 列Tadilan公司的PRC-174电台配置了TM D-326型猝发通信终端，其数据速率为200 bitS，传输量为144个符号，法国汤姆逊公 司生产的小型、轻便式猝发传输终端TRC- 743，能产生字母数字混合信息，可在高频 无线电通信中进行猝发传输。 122差错控制技术 在数字通信技术中，由于大气干扰、自 身干扰和人为干扰等，使信息编码率可能发 生错误。为了对付这方面的干扰，数字通信 技术中常采用差错控制技术，特别 作为其 主要手段的纠错编码技术。口前的差错控制 一般采用自动重发请求、前向纠错和混合纠 错法，其编码多为线性分组码或扩展卷积 8 码，nCHX2oo采用的纠
12、错技术就是自动重 发请求和前向纠错法。近年来发展起来的分 组码软判译码方法，能使纠错编码的潜力充 分发挥。在软判决码中，译码器是根据码组 的代数结构如码字数据比特的概率信息进行 综合译码，解调器不仅提供硬判数据序列给 译码器，还提供做出每个数据比特硬判结果 的置信度信息。由于软判决译码利用了硬判 决译码丢失的概率信息，能使硬判译码损失 的编码之编码增益得到恢复。 123跳频技术 短波跳频近几年的发展也较快，美、 英、法、西德、意大利等国都先后推出了自 己的跳频电台，有些在性能上取得了很大的 进展。如Harris公司的RF一5000，在抗电 子干扰方面，可进行数据话音方式的跳频工 作，具有话音加
13、密、高速数传、自适应频率 管理和猝发传输等能力。尽管如此，由于短 波通信传输的特点，短波跳频电台还有许多 问题需要解决，如一般跳频电台的速率都较 低， 抗干扰能力不够理想J跳频速率提高 后，在组网实现多址通信时，会使系统产生 相互干扰；快跳对频谱利用率的提高也不 利，要求的同步也不易实现。这些问题都有 待今后克暇。 124分集技术 分集技术包括空间、时间、频率、角度、 极化、路由等的分集，在战术电台里，象时 间分集、频率分集是经常用到的。分集技术 共同的 则是补偿，即如果能够利用二种或 更多种非相关接收信息，则一种形式的衰落 或其它干扰住往和其它类似形式的影响不一 致从而可对能采用的形式使用选
14、择法或组 合法，提高收到 号 值的精确度。 分集一 向l：多币，在实际高频通信线 路中何人汁算，如果采用 最分集 一般能 将所要求的皤噪比降低10dB，相当于把发 射功率提高10倍。多重组合可能有更大的改 维普资讯 http:/ 进，不过信噪比不会成比例地降低。 以上介绍的抗干扰技术，是目前短波通 信中应用较多的，还有一些通信抗干扰措 施，如数据加密，话音加密，跳时等在这里 就不一一介绍了。要实现通信保密、抗干 扰，单纯采用某一种抗干扰措施是不保险 的，必须综合使用多种保密抗干扰技术，如 综合使用信息加密和扩频技术，综合使用信 息加密和猝发传输技术等这样电台的抗干扰 能力就会成倍地增加，达到通
15、信的目的。 短波通信除了在自适应和抗干扰方面取 得了很大的进展之外，在其它方面的发展也 相当快、在频率合成方面，由于数字式频率 合成器的使用，使收发信机的频稳度和精度 得到了很大的提高，而且还为它实现数字化 创造了条件 在智能化方面，由于微处理器 的广泛应用，近几年生产的短波设备几乎都 能自动调谐，电台的工作频率、工作种类， 天线、预存信道都可用微机控制，在电台的 体积重量方面，由于新元件、新技术的采 用，特别是CMOS器件、大规模集成电路片 的应用，使设备进一步小型化、通用化、积 木化，功耗进一步降低。 随着电子技术，电子器件的发展，短波 通信已达到了较高的水平，电台的时效性、可 靠性、保密
16、性、机动灵活性都有了很大的提 高。随着人们对短波通信的重新认识和重 视，今后一段时问翟，短波通信必将有更大 的发 。 2短波通信的发展趋势 短波通 的发展取得了很大的成就，引 起了人们的J 泛兴趣，但其发展还远未达到 顶点，对短波通f 的研究和探索仍然有其广 泛的领域。从所收集旧资料分析，eog代短 波通后将继续在自适 、抗干扰、智能化等 方面发爬，【l n上界各国正在研制的项目可 能集中在以下一些领域： a研制多功能的短波通信设备。 b研究提高自适应技术，进一步提高 系统的白适喧能力。 c研究综合的抗干扰技术，进一步提 高设备的抗干扰能力。 d研究提高跳频速率的方案，克服短 波跳频通信技术难
17、点，研制经济实用的短波 快速跳频电台，研究全数字化跳频电台。 e研究与高频自适应技术相匹配的性 能优良的调制解调器，提高短波数传性能。 f研究新的数字式频率合成器，提高 频率稳定嘘和精确度。 g研究新的差错技术，降低误码率。 h研究密码方案，同步方案，提高保 密性。 i研究猝发传输技术，提高猝发传输速 率。 j进一步利用微机，提高设备的自动化 程度。 k研究超大规模，超高速集成电路器 件，减少元件数目，提高工艺质量，减少故 障率。 1充分利用新元件、新技术，减少设 备体积，提高其机动灵活性、耐用性，降低 成本。 这些项门一旦取得研究成果，一定会很 快应用到短波通信没备中去，届时将推出新 的短波
18、通信设备投放世界市场。 短波通信已引起了世界各国的广泛重 视，我们应当采取相应的措施，在加强理论 研究的同时，要学习别人的先进经验和技 术，迅速提高我国的短波通信水平。在研究 过程中 必须从我国的实际情况出发，注意 各类设备的实用性、互换性、兼容性以及设 备的体制。重视 技术的推广工作。通过科 技工作者们旧辛勤劳动，广泛的技术交流和 成 推广，我国的短波通府技术必定会有一 个很大的发喂。 9 维普资讯 http:/ 附表 几种高频自适应通信系统的主要功能 名 称【 公 司 l 基 本 功 能 ALIS系统 (Automaic Link SetUP) CHX220 SOUTHC0M 自适应高频通
19、信系 统 SC一1O RF一7100 西德，ROHDE SCHWARTE公司 西德SLEMENS L0RAL S0UTHC0M INTERNATIONAL INC(美国) 美国SUNAIR ELECTRONICS INC 美国Harris公司 无源信道分析I 计算M U F， 自动信道选择，自动建立线路，有源信 道分析，数据保护(单IARQ)，对干扰 的自适应响应(自动切换信道) 自动信道选择， 自动建立线路， 跳频和猝发传输I 综合的数据保护 (ARQ和FEC)I 通信和传送加密； 操作自动化。 自动信道选择 选择呼叫 自动信道质量估值 自动扫描 静噪 自动实时频率管理 自动建立线路 路径质
20、量估值 选择呼叫 自动建立线路 接收信道扫描 选择呼叫 线路质量分析 最佳信道选择 维普资讯 http:/ 对广东省现有长途网路、本地网路运行中 存在闻题的分析研究 朱伟松 (广东省邮电科研所) 摘要本文以提高接通率为中心，从信令测试入手，面向全网，着重对各类网路接口和对端设备的 维护管理，交换设备的信令系统，网路的组织和管理进行调查分析。从调研的结果看出。网路接通率低主 要出现在数模兼容网内，但某些问题对数字网也适用。其主要原因可归纳为：进入自动网的转接电路接口 电平和频率不符合要求，模拟对端设备质量不稳定，农话交换机与程控交换机问的信令变换设备质量差， 模拟对端设备故障造成多频信号不畅以及
21、网路和设备的管理水平豫。 通过分析讨论，提出勰决问题的具体办法和建议。 一 一 、 ，- 参考文献 1)现代高频无线电通信及其发展，军事通信 技术19892 2短波高速调制解凋器发展新动向，军事通 信技术19892 8军用地面无线电题信的发展那无 电测 向，电信技术研究19899 4一种高性能的高频调制解调器，现代通信 技术 9884 5短波遥未及其 发展，广东通信 19872 6)未来十年短波通信的发展趋势，未来通信 技术与经济讨论会论文集 7短波自适应通信技术的发展与展望，末来 通信技术与经济研讨会论文集 8，彳F radio bounces back U vlian electronics engineeri- ” )19885 9The月ena：cance of HF c ommuications (signa1)1988i 10F Developments E，P?fr0 ics wireless world) 887 11H l F“eucnc3，Como；uni一 【 a；cns：A P Life for G”old F rlend ignaI)19878 维普资讯 http:/
