短波通信组网技术.doc

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100m10m之间（频率为3MHz30MHz）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AM广播抑制载波双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅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 双工模式双工模式可以使系统和网络更加完善，效率更高，基本过程详见下图：发送端正常发送DATA，当有错误或断传时，在下一个时隙重发。收方接收到DATA后回传以确认，当全部信息接收并回复完以后断开链接。这种双向ARQ的方法更有利于宽带数据传输。7 结语综上所述，随着社会的不断进步和经济的快速发展，人们越来越重视对短波通信技术的研究。目前，在短波通信领域，短波组网通信技术是一项重大技术突破，我们要根据短波电离层的传播特点，结合现代的短波通信调制技术，加强对组网信道类别的研究，采取正确的组网技术，从而确保了组网技术在短波通信领域发挥着更大的作用。参考文献： 1 叶华.软交换组网技术领域中若干问题的探讨A.中国通信学会信息通信网络技术委员会2003年年会论文集C.2003：65-66.2 张俊，顾亚平，查雨.超远程数据传输组网技术A.全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任中国科协2003年学术年会论文集（上）C.2003：78-79.3 朱飞祥，张英俊.船舶自动识别系统基站组网技术的研究A.2004防止船舶行事故新经验新技术学术研讨会论文集（上册）C.2004：14-15.4 应毓海;，吕希才，洪雷.中波同步广播单频组网的进展与应用A.全国广播电影电视系统首届中青年优秀科技论文集C.