浅谈短波数据传输技术发展与应用

李楠 李颖

摘 要：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通信指挥的有效通信手段之一。本论文所研究的短波调制解调器是采用时频调制技术，以应急机动通信为使用背景，在报文内容较短的情况下，把提高信道的可通率作为主要的技术指标。通过对比实验、分析采用时频调制技术所能达到的最佳传输效果。

关键词：短波通信；时频调制；可通率；调制与编码

1 短波通信技术的发展

近年来，短波通信又重新受到重视。其主要原因是：客观的需求和短波通信特点的结合。尤其是在军事通信方面，短波信道的抗毁性使它成为战略的和战术的主干线的重要组成部分，在数据量相对较少的情况下，短波通信能够满足其要求。从短波通信自身发展的角度来看，随着技术的进步，短波通信的稳定性、可靠性、通信质量和传输速率，都已提高到了一个新的水平。

1.1 自适应技术

针对短波信道是一种典型的随机参量信道这一最重要的特点，为了克服传统选频方法存在的缺点，提高短波通信的可靠性和有效性而发展起来的。它使短波通信系统能实时地选用最佳工作频率，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干扰的作用。这对于提高短波通信的可靠性和有效性具有关键的意义。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、功率自适应等，而采用频率自适应技术进行实时的最佳频率选择，是提高短波通信可通率的有效方法。

1.2 短波数据传输技术

为了适应人们对非话音业务需求的增长，适应通信体制数字化的趋势，短波数据传输技术近年来有了较大的发展。为了提高短波数据传输系统的传输速率和质量，采用抗衰落性能良好的调制键控技术，如多音并行传输体制和单音串行传输体制，以及时频调制技术。采用差错控制技术，使接收端具有检测和纠正信息错误部分的能力，从而提高系统的通信质量。

1.3 短波通信抗干扰技术

抗干扰有两方面的含义：一是对付短波信道本身的固有特性所造成的干扰，特别是多径效应造成的乘性干扰；二是对付敌方的故意干扰，并且包括抗敌方测向、截收等通信电子防御的内容。这方面的技术包括：跳频和扩频技术；分集接收技术；差错控制技术；猝发通信技术；自适应天线技术和加密技术等。

这些新技术的采用是以微处理器技术的广泛应用为基础的，使用高性能的短波调制解调器，采用抗衰落性能良好的调制技术（例如时频调制），使短波数据传输的工作质量大大提高，系统的误码率可达到10-5～10-6。

2短波數据通信技术应用

2.1短波数据通信调制解调器的基本功用

短波数据通信的调制解调器是利用短波信道进行计算机数据通信的接口设备，应用计算机的通信软件和文件管理系统，可以完成对数据信息的录入、存储、修改和转发，用以取代传统电传机的实时通信方式。计算机数据通信的内容可以是文字、图形和图象，具有信道利用率高、通信速率高、差错小和操作简单等优点。

2.2短波调制解调器的技术要点

1.调制解调器使用单片机完成D/A和A/D的转换，信号的编解码；

2.调制解调器采用时频调制方式，其主要优点是：具有一定的分集接收和抗干扰能力，有自同步和纠错能力；

3.具有可选择的差错效验工作方式；

4.运用看门狗技术，增强系统工作的抗干扰和自愈能力；

5.信号接收具有较强的自动增益控制能力；

6.用计算机通信软件来控制调制解调器的握手识别、站址确认和传输速率等通信参数。

2.3时频调制与编码技术

2.3.1时频调制的基本原理

时频调制（FTSK）实际上是一种组合调制。它是由频移键控（FSK）和时移键控（TSK）的基础上发展起来的，在时频调制技术中，每一个码元都用两个以上不同频率的载波来传送。一般是将一个码元的持续时间分成几段，每段称为一个时隙，在每一个时隙内安排一个频率。

图1（a）为二进制数据流，即1000011101……。图1（b）为经时移键控后的波形，即把一个二进制码元宽度T分成前后两个时隙，对于数据信号“1”，只发出前一个时隙的载波f1；对于数据信号“0”，只发出后一个时隙的载波f2，TSK波形可以通过数据流和一个具有适合相位的方波“模2和”得到，方波的周期为T，然后用图1（b）所示的TSK波形控制两个晶体振荡器，振荡器的输出波形如图1（c）和2（d）所示，最后把（c）和（d）的波形叠加即可获得需要的FTSK波形。此波形称为“二时二频制”。这种频率分集的实现，既不增加天线数目，又没有功率分散问题。

2.3.2时频调制编码信号的一般要求

1.正交性要好。如果一个时频编码信号的所有码组的频率组合，在相同的时隙位置上没有相同的频率，那么这些码组所对应的波形就是正交的。四进制四时四频编码中按要求取值。则这4个码组在任一相同的时隙内均为不同的频率，因此它们是正交的。满足正交要求的时频编码信号，两两码组之间差别最大，即使在传输过程中丢失其中的一个频率成分，也可以通过得到的其他频率成分的排列，准确无误地确认该码组的真实代码。

2.所占带宽要尽量窄。由于短波信道的带宽为300～2700Hz，为统筹兼顾带宽与分集效果的关系，短波信道时频调制的信号编码采用四时四频为最佳方案。时频调制编码的一种基本结构见图2。以四进制四时四频编码为例，它与4FSK调制器的主要区别是增加了组合逻辑电路，用以形成对四个频率的门控信号。输入的串行数据比特流，首先经串/并变换电路转换为四进制码组（双比特码组），送入编码矩阵开关电路。同时，4个频率不同的载波信号也送至编码矩阵开关电路。在定时脉冲信号的控制下，产生时频调制的编码输出信号。

3小结

现代通信技术的发展使传统的短波通信具有了新的活力，短波新技术的应用，给短波通信的发展注入了新的生命力，而技术的进步是无止境的，完全可以相信，短波通信作为一种信息资源的开发和利用，必将随着相关技术的发展而具有广泛的发展前途。

参考文献：

[1] 沈琪琪、朱德生编著.短波通信.西安电子科技大学出版社，1989年：151～8页

[2] 赵积梁、李有根编著.现代通信系统.解放军通信指挥学院，1994年：36～40页

[3] 周延显编著.现代通信的技术.哈尔滨工业大学出版社，1990年：4页