探讨短波通信中的自适应信道均衡技术

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76中国无线电 2011年第9期 短波按照国际无线电咨询委员会（CCIR）的划分是指波长在100m～10m，频率为3MHz～30MHz的电磁波。以短波形式进行传播的无线电通信称为短波通信，又称为高频（HF，High Frequency）通信。在实际应用中，为了充分利用短波近距离通信时（地波通信）的优点，短波通信实际使用的频率范围被扩展到1.5MHz～30MHz。1 短波通信新技术与新体制20世纪80年代以来，计算机、移动通信和微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。特别是随着微处理器技术、数字信号处理（DSP）技术、自适应技术、扩频通信技术等现代信息技术的应用，大大提高了短波通信的质量和数据传输速率，增强了自动化能力，提高了自适应与抗干扰能力，形成了现代短波通信新技术、新体制。这些新技术与新体制概括起来是：现代短波信道技术、现代短波通信终端技术、短波通信装备数字化与网络技术等。（1）现代短波信道技术现代短波信道技术主要分为两大类：一类是针对短波变参信道的特点，为了克服短波空间信道的不稳定性对通信质量的影响，提高短波通信质量，特别是短波数据通信的可靠性和有效性而发展起来的，称之为信道自适应技术。这类技术以短波实时选频与频率自适应技术为主体。它使短波通信系统能实时地或近实时地选用最佳的工作频率，以适应电离层的种种变化，同时起克服多径衰落影响和回避邻近电台干扰及其他干扰的作用。可以说，此项技术对于提高短波通信的可靠性与有效性具有重要意义。尽管自适应技术在短波通信中得到了多方面的应用，除频率自适应外，还有自适应均衡、自适应调制解调、传输速率自适应等，但在很多场合所说的短波自适应通信或短波自适应技术，实际上就是指短波频率自适应通信或短波频率自适应技术。另一类是针对短波通信存在的保密（或隐蔽）性不强、抗干扰能力差的弱点，以及电磁对抗的特点和规律，为了提高短波通信在电子战环境中的生存能力，以及抗测向、抗侦察、抗截获、抗干扰等防御能力而发展起来的，称之为短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频通信技术为主体，包括短波跳频和自适应跳频技术以及短波直接序列扩频技术等。短波跳频通信（FH）是在收发双方约定的情况下不断地改变工作频率而进行的通信。由于工作频率受伪随机码的控制，因此跳频通信具有很强的抗截获、抗窃听及抗干扰能力。与其他频段的跳频通信不同，短波跳频通信由于受到天波信道的特性、天调阻抗匹配时间、信道切换时间等限制，跳频带宽一般小于短波频段宽度，只有几十千赫到几兆赫。只有地波传播低速跳频才能做到全频段跳频，常规的短波跳频速率一般在几十到几百跳每秒。短波自适应跳频通信是在短波跳频通信技术的基础上发展起来的。由于构建两地间的短波通信，受电离层信道和电磁干扰的影响，并不是任意一组频率都能建立起通信链路实现通信。短波自适应跳频通信把频率自适应技术与跳频技术结合起来，通过频率自适应功能选出可通的“好频率”作为跳频频率表，从而避免了盲目性，提高了可通率。短波直接序列扩频（DS），通过伪噪声序列（PN）对发送信息数据进行调制，接收端将所接收到的信号与本地PN序列进行相关运算，将DS信号解扩，恢复原始信息数据。短波直接序列扩频通信具有比较高的抗截获、抗多径干扰和抗窄带干扰能力。由于短波信道具有时变特性，频率存在“窗口效应”，天波传播的每条路径有自由空间传播损耗、电离层损耗、地面反射损耗，三者均与频率有关，例如，在一段时间内，单跳传播2MHz带宽内幅度起伏约1dB～2dB。短波频率的“窗口效应”限制了扩频带宽，一般在2MHz左右。如美国SICOM公司研制的短波直接序列扩频电台，扩频带宽为1.5MHz，信息传输速率达到56kbit/s。当然，无论是短波跳频通信技术，还是短波直接序列扩频通信技术，不仅对提高短波通信电子防御能力具有重要作用，而且对于改善短波信道性能，提高通信特别是数据通信的可靠性和有效性也具有良好的作用，从一定意义上讲，短波扩频通信技术是实现短波高速数据传输的主要浅谈短波通信的发展■ 民航山西空管分局 任东军无线应用Wireless Application

短波数据通信原理

短波通信，又称为HF（High Frequency）通信，具有悠久的发展历史，是人类最早发现的通信手段之一，亦是成本最低的远距离无线电通信的一种有效方式，在通信技术的发展过程中曾起到过非常重要的作用。然而，八十年代初随着人们对信息通信的广泛需求，对传输质量提出了越来越高的标准。新的无线电频段的开发和利用，超短波、微波、以及卫星通信技术的应用，使无线电远距离通信的手段多样化，信道质量不断提高，传输信息的容量和工作的可靠性都有着跨跃式的发展，而传统短波通信的弱点就显得越来越突出，使其在通信系统中的地位受到了冷淡。

近年来，短波通信又重新受到人们的关注，由于短波信号的传播特点，信道具有很强的抗毁性，使其在某些特殊场合具有极其重要的作用，尤其是在军事通信领域，短波通信一直是中远距离军事指挥的有效通信手段之一。随着微电子技术、载人航天技术及大功率激光技术的迅猛发展，卫星通信的生存能力，尤其是在非常时期的生存能力已受到严重威胁，这使短波通信更加引人关注。

利用个人计算机作为短波电台的数据终端，可方便地完成对数据文件的编辑、存储、打印和管理，与音响电报和电传机相比，具有通信速率高、传输差错小和信道利用率高等优点，并且操作简单，普通人员就能胜任这项工作。计算机数据终端利用短波电台的音频信道传输数据文件，其形式已超出了可打印字符的文本文件，不仅可以直接传输汉字，还能够传输图形、图像和应用程序文件。应用计算机的数据处理技术，还能够对所传输的数据进行压缩和加密处理，使数据通信更加完善，在电子对抗和信息战的场合具有重要的意义。

短波通信新技术的发展，计算机技术与通信技术的有机结合，短波通信的自适应技术的采用，使传统的短波通信的弱点得以弥补。虽然，短波信道的传输速率并不很高，但在军事指挥的实际应用中，所传输的信息量并不很大，而更重要的则是信道的可通性，有时几个代码的成功传递，足以表达上级首长的指挥意图。

浅析短波在通信领域的发展及应用

摘 要:本文以现代短波在通信技术的发展概况为起点,分析了短波在通信领域的发展趋势,特别是第三代短波通信技术的发展情况及通信信道对信号传输的影响。最后大致的介绍了短波在跳频电台及卫星通信网络上的应用。

关键词:短波 跳频电台 通信信道

中图分类号:tn822 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)04(a)-0024-01

1 引言

近年来,短波通信技术在获得了长足进步,用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网,使之更加先进和有效,满足新时代各项工作的需要,无疑是非常有意义的。

2 现代短波在通信技术的发展概况

短波通信是一种无线电通信方式,具有许多优点,如设备简单、成本低、使用方便、灵活等,因此,长期以来一直是近、中、远距离军用、民用通信的重要手段之一,对人类通信事业作出了重要贡献。

在短波信道方面,它受时延、幅度衰落、环境变化等因素的影响变化莫测,要保证通信的可靠性,需要系统根据短波信道的变化自动适应改变系统结构。现在的短波自适应通信技术,主要是指频率自适应技术,而未来的短波自适应通信技术应该是多方位的。在计算机预测方面,利用计算机测频软件预测可用频率对短波通信很有帮助,计算机测频系统能够根据太阳黑子活动规律等因素,结合各个地区的历史数据,预测两点之间在未来一段时期每天各时节的可用频段,具有较高参考价值。

3 短波在通信领域的发展趋势

短波在各方面的发展趋势很广泛,现从以下三个方面分析。

(1)从自适应技术向全自适应技术方向发展

现在的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这样选频质量会低于专用实时选频系统提供的频率质量。由于在短波时变信道中传输信号时,为了消除多径效应、多普勒频移等带来的干扰,必须采用自适应信道均衡技术。从以上两点可以看出:为了提高短波通信的质量,今后发展方向应该是将专用选频系统和自适应通信系统结合起来,进一步提高短波通信质量。

自适应均衡技术在通信中的作用探讨

摘 要：在传统的无线数字通信系统中，包含了许多用于克服最差条件的开销。进入21世纪以来，无线通信技术正以前所未有的速度向前发展，未来移动多媒体传输对频谱高效通信方式的需求不断增加，自适应技术再度成为研究的热点与主流。阐述了自适应均衡技术理论，在此基础上对自适应均衡技术在信号处理、散射信道、短波信道中的作用进行了探索，为自适应均衡技术在通信中进一步推广提供参考。

关键词：自适应均衡技术；通信；作用

0 引言

在传统的无线数字通信系统中，系统设计的目标参数多是最差情况时的信道。在信道条件较好的情况下，系统中依然包含了许多用于克服最差条件的开销。信息高速传输的今天，高速高效传输数据已成为无线技术发展的必然趋势。移动多媒体传输对频谱高效通信方式的需求不断增加，自适应技术再度成为研究的热点与主流。当信道质量较好时，发射机调整发射功率、调制信号星座图大小、符号传输速率、编码效率、编码结构或这些参数的结合，这是自适应技术的基本原理。为了充分利用无线信道的时变性，当信道质量恶化时，降低数据传输速率、减少星座点数目、调整编码结构等，对系统参数做出及时调整，最大限度地提高链路的平均频谱利用率。

1 自适应均衡技术理论

1.1 自适应均衡器的基本原理

自适应均衡的结构可以是横向结构以及格形结构，由分为若干级的延迟线构成，最常用的均衡器结构是线性横向均衡器，线性横向均衡器的传递函数可以被表示成延迟符号是由于线性横向均衡器级与级之间延迟时间的间隔为T，且延迟单元的增益相同。在实现中，平台的费用、功耗以及无线传播特性支配着均衡器的结构及其算法的选择，最简单的线性横向均衡器只使用前馈延时，其传递函数是多项式，在便携式无线电话的应用中，当需要让用户的通话时长尽量加长时，用户单元的电池使用时间是关键的。对于IIR型均衡器则存在不稳定性问题，当进行自适应处理过程中出现极点移出单位圆之外时，会使均衡器产生不稳定，所以很少被使用。只有均衡器所带来的链路性能的改进能抵消费用和功耗所带来的负面影响时，均衡器才会得到应用。