畢業(yè)論文---國內(nèi)外短波通信網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展研究

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題目：國內(nèi)外短波通信網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展研究</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、短波通信在現(xiàn)代通信網(wǎng)中的地位及重要性2</p><p>　　2、短波的歷史發(fā)展4</p><p

2、>　　3、第三代短波通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用4</p><p>　　4、實(shí)現(xiàn)短波自適應(yīng)通信的全自動(dòng)頻率管理6</p><p><b>　　結(jié)束語6</b></p><p>　　摘 要：短波通信作為現(xiàn)代通信最基本的手段之一，具有不可替代的作用和不可輕視的價(jià)值，具有設(shè)備簡單、成本低廉、建設(shè)周期短、容易隱蔽等優(yōu)點(diǎn)。但是，短波通信由于是靠

3、大氣電離層來傳播通信信息，同時(shí)也受天氣和氣候影響較重，信道不穩(wěn)定。另外，衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，使得短波通信中頻段窄、通信量小、受大氣和工業(yè)無線電噪聲干擾，嚴(yán)重的缺陷也逐步凸顯出來。因此，目前國內(nèi)外的短波通信的發(fā)展也在圍繞這幾個(gè)弱點(diǎn)進(jìn)行的研發(fā)，尤其是短波網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)技術(shù)、短波抗干擾技術(shù)和組網(wǎng)策略等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。本文就短波通信未來的發(fā)展趨勢也做了進(jìn)一步的分析和研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞：短波通信；自適應(yīng)技術(shù)；抗

4、干擾；組網(wǎng)技術(shù)</p><p>　　近年來，在軍事技術(shù)和人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，在作戰(zhàn)理論革新的領(lǐng)導(dǎo)下。軍隊(duì)的組織結(jié)構(gòu)和編制體制正在發(fā)生重大變化，基本是趨于精干、高效、機(jī)動(dòng)、靈活和一體化、信息化和多功能化方向發(fā)展。用數(shù)字化的設(shè)備打贏一場信息化條件下的戰(zhàn)爭。使軍隊(duì)由工業(yè)時(shí)代的武裝力量向信息時(shí)代的武裝力量轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)今的中國前沿城市已然跨入信息化社會(huì)的大門，像可視電話、“3G通信”等依賴衛(wèi)星的技術(shù)已成為一種主流。有人不

5、禁會(huì)問：建設(shè)信息化的軍隊(duì)，像短波這樣古老的通信手段就應(yīng)該淘汰了？其實(shí)不然！我認(rèn)為恰恰相反，短波通信技術(shù)在現(xiàn)代通信中具有不可替代的作用和不可輕視的價(jià)值。“5·12汶川大地震”以及伊拉克戰(zhàn)爭中，短波通信和衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信中是霸主地位，不可動(dòng)搖！在戰(zhàn)爭和災(zāi)害面前，大量的歷史事實(shí)也是在反復(fù)地證明這一觀點(diǎn)。</p><p>　　短波通信設(shè)備使用方便、組網(wǎng)靈活、價(jià)格低廉和抗腐性強(qiáng)等固有優(yōu)點(diǎn)，一直是世界各國遠(yuǎn)程通信

6、的主要手段，被廣泛應(yīng)用于軍事、政府、外交、氣象、商業(yè)等部門，再加上在戰(zhàn)爭時(shí)期短波設(shè)備具有抗毀性，使得它與衛(wèi)星通信在軍事領(lǐng)域占有獨(dú)特的地位。但短波通信也存在一些明顯缺點(diǎn)，如：</p><p>　　（1）頻段窄、通信容量小；（2）天波信道是變參信道，信號(hào)傳輸穩(wěn)定性差；（3）受大氣和工業(yè)無線電噪聲干擾嚴(yán)重。</p><p>　　另外，在短波波段內(nèi)，電臺(tái)非常擁擠，相互干擾嚴(yán)重；受天電干擾，工業(yè)干擾

7、的影響都較大等等。本文介紹的國內(nèi)外一些關(guān)鍵技術(shù)，主要就是為了克服干擾，保障通信質(zhì)量。</p><p>　　1、短波通信在現(xiàn)代通信網(wǎng)中的地位及重要性</p><p>　　1.1、短波通信在現(xiàn)代通信中的作用和特點(diǎn)。</p><p>　　短波按照國際無線電咨詢委員會(huì)（CCIR，現(xiàn)在的ITU-R）的劃分是指波長長100m—10m，頻率為3MHZ—30MHZ的電磁波。利用短波

8、進(jìn)行的無線電通信稱為短波通信，又稱高頻（HF）通信。實(shí)際上，為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點(diǎn)，短波通信實(shí)際使用的頻率范圍為1.5MHZ—30MHZ。由于成本低廉、設(shè)備簡單、建立通信迅速、機(jī)動(dòng)靈活。所以，長期以來一直是軍事指揮的重要通信手段</p><p>　　短波通信有不同的傳播形式。如類似中長波的地波傳播，造電離層反射的天波傳播。對(duì)于地波傳播，不可避免的引入較大的地表誤差和較強(qiáng)的本地干擾，通常用于幾十公里以內(nèi)的

9、通信。天波傳播距離較遠(yuǎn)，但受電離層的影響較大，造成信道的變化也越劇烈。電離層的變化多徑、干擾、傳播損失、噪聲、衰落、頻偏等許多因素都會(huì)引起短波通信的變化。但這些問題目前隨著技術(shù)的發(fā)展，都是可以克服的困難。</p><p>　　與衛(wèi)星通信、地面微波、同軸電纜、光纜等通信手段相比，短波通信也有著許多顯著的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）短波通信不需要建立中斷站即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，因而建設(shè)和維

10、護(hù)費(fèi)用低、建設(shè)周期短。</p><p>　?。?）設(shè)備簡單，可以根據(jù)使用要求固定設(shè)置，進(jìn)行定點(diǎn)固定通信。也可以背負(fù)或裝入車輛、艦船、飛行器中進(jìn)行移動(dòng)通信。</p><p>　?。?）電路容易調(diào)度，臨時(shí)組網(wǎng)方便、迅速，具有很大的使有靈活性。</p><p>　?。?）對(duì)自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭的抗毀能力強(qiáng)。通信設(shè)備體積小，容易隱蔽，便于改變工作頻率以躲避敵人的干擾和竊聽，破壞后

11、容易恢復(fù)。</p><p>　　這些也是短波通信被長期保留，至今仍然被廣泛使用的主要原因。短波通信也存在著一些明顯的缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）可供使用的頻段窄，通信容量小。按照國際規(guī)定，每個(gè)短波電臺(tái)占用3.7KHZ的頻率寬度，而整個(gè)短波頻段可利用的頻率范圍只有28.5MHZ，為了避免相互間的干擾，便于只能容納7700多個(gè)可通信道，通信空間十分擁護(hù)。并且3KHZ通信頻帶寬度，在很大程

12、度上限制了通信的容量和傳輸?shù)乃俣取?lt;/p><p>　?。?）短波的天波信道是變參信道，信號(hào)傳輸穩(wěn)定性差。短波無線電通信主要是依賴電離層進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播的，電離層作為信號(hào)反射媒質(zhì)的弱點(diǎn)是參量的可變性很大。它的特點(diǎn)是路徑損耗、延時(shí)、噪聲和干擾，都隨晝夜、頻率、地點(diǎn)而不斷變化著。一方面電離層的變化使信號(hào)產(chǎn)生衰落，衰落的幅度和頻次不斷變化。另一方面天波信道存在嚴(yán)重的多么效應(yīng)，造成頻率選擇性衰落和多徑、延時(shí)。選擇性衰落使信

13、號(hào)失真，多徑延時(shí)使接收信號(hào)在時(shí)間上擴(kuò)散，成為短波鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕拗啤?lt;/p><p>　?。?）大氣和工業(yè)無線電噪聲干擾嚴(yán)重。隨著工業(yè)電器化的發(fā)展，短波頻段工業(yè)電器輻射的無線電噪聲干擾平均強(qiáng)度很高，加上大氣無線電噪聲和無線電臺(tái)間的干擾，在過去，幾瓦、十幾瓦發(fā)射工率就能實(shí)現(xiàn)的無距離短波無線電通信，而在今天，10倍、幾十倍于這樣的功率也不一定能夠保證可靠的通信。大氣和工業(yè)無線電噪聲主要集中在無線電頻譜的低端，隨著

14、頻率的升高，強(qiáng)度逐漸低。雖然，在短波頻段這類噪聲干擾比中長波段低，但強(qiáng)度仍很高，影響著短波通信的可靠性，尤其是脈沖型突發(fā)噪聲，經(jīng)常會(huì)使數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。</p><p>　　這些問題的存在，不僅限制了短波通信的發(fā)展，而且也不能很好地適應(yīng)人們?nèi)找嬖鲩L的數(shù)據(jù)通信，特別是對(duì)調(diào)整數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求。隨著世紀(jì)六十年代末衛(wèi)星技術(shù)的興起，使某些重要的短波通信業(yè)務(wù)被衛(wèi)星取代。不少人對(duì)短波通信的存在和發(fā)展提出

15、了置疑，認(rèn)為短波是一種極其古老而又過時(shí)的通訊手段。其實(shí)不然，衛(wèi)星傳輸固然有很多優(yōu)勢，但在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中也極易被敵方天基武器摧毀。這時(shí)短波通信設(shè)備抗毀性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)就無可爭議地凸顯出來了。</p><p><b>　　2、短波的歷史發(fā)展</b></p><p>　　在無線電通信發(fā)展的歷史中，短波通信是其中最重要的，20世紀(jì)初，意大利人首先發(fā)現(xiàn)短波無線電波可以

16、通過電離層進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信開始，短波的發(fā)展已經(jīng)歷了整整一個(gè)世紀(jì)。第一條短波線路于1924年在德國的瑙恩和阿根廷的布宜諾斯艾利斯之間建立。1927年，我國生產(chǎn)了短波電臺(tái)，并在中國國民革命軍中建立了短波通信。1931年，中國工農(nóng)紅軍開始建立短波通信。在歷次革命戰(zhàn)爭中，短波通信對(duì)保障作戰(zhàn)指揮發(fā)揮了重要的作用。二次世界大戰(zhàn)過去，短波通信由曾經(jīng)的主要用于軍事領(lǐng)域，轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕糜诿裼妙I(lǐng)域，如各種電臺(tái)廣播、收發(fā)電報(bào)等等。但進(jìn)入20世紀(jì)60年代，隨著衛(wèi)

17、星技術(shù)的興起，很多短波業(yè)務(wù)被衛(wèi)星業(yè)務(wù)所取代，短波的歷史發(fā)展似乎也陷入了瓶頸。但自從20世紀(jì)80年代初，短波通信進(jìn)入了復(fù)興和發(fā)展的新時(shí)期，許多國家加速了對(duì)短波通信技術(shù)的研究與開發(fā)，推出了許多性通優(yōu)良的設(shè)備和系統(tǒng)。短波通信再次找回了失去的價(jià)值，隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于短波通信的缺點(diǎn)，不少已找到克服和改進(jìn)的辦法。如自適應(yīng)信道均衡及辨識(shí)技術(shù)、自適應(yīng)編碼技術(shù)、自適應(yīng)凋零天線技術(shù)。而傳統(tǒng)意義上的自適應(yīng)技術(shù)主要是指頻率自適應(yīng)，以事實(shí)信道為基礎(chǔ)，采用自動(dòng)鏈

18、路建立和鏈路質(zhì)量分析技術(shù)，</p><p>　　3、第三代短波通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　3.1第三短波通信技術(shù)是在1999年美軍公布了一系列第三代短波通信協(xié)議的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前已經(jīng)有許多成熟的技術(shù)正在應(yīng)用。自動(dòng)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使系統(tǒng)能自行適應(yīng)環(huán)境的變化和抵御人為干擾，通常所說的短波自適應(yīng)技術(shù)一般是指頻率自適應(yīng)技術(shù)。頻率自適應(yīng)技術(shù)一般是指在通信過程中不斷監(jiān)控短波

19、通信的傳輸質(zhì)量，實(shí)時(shí)地選擇量佳工作頻率，使短波通信鏈路總是保持在傳輸條件較好的信道上。它的主要作用是通過不斷選擇最佳的工作頻率來適應(yīng)電離層的不斷變化，能有效減少信道衰減的影響，減少傳輸損耗，提高通信質(zhì)量，同時(shí)還可以提高短波通信的抗干擾能力。當(dāng)然這里得說一下頻率自適應(yīng)技術(shù)的兩大類，即自適應(yīng)頻率管理和頻率自適應(yīng)系統(tǒng)，它們的主要區(qū)別是能否自動(dòng)完成信道建立，有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　3.1.1自適應(yīng)頻率管理能

20、在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)短波全頻段進(jìn)行快速掃描和探測，不斷預(yù)報(bào)各頻率可用情況，供使用者參考。它速度快，能給出最佳頻率，但不能自動(dòng)完成信道建立。該類頻率管理技術(shù)最大的缺點(diǎn)就是通信和檢測是分別進(jìn)行的，實(shí)時(shí)的檢測時(shí)最佳頻率不一定是通信時(shí)的最佳頻率，并沒有做到真正的“實(shí)時(shí)”選項(xiàng)。</p><p>　　3.1.2頻率自適應(yīng)系統(tǒng)所用的技術(shù)包括通信雙方的線路質(zhì)量、分析技術(shù)、自動(dòng)鏈路建立技術(shù)等。其優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行自動(dòng)建鏈。但系統(tǒng)局限性在于

21、通信的效率不高，鏈路建立速度慢，可選的頻率有限。</p><p>　　綜上所述，短波的自適應(yīng)技術(shù)，乃至整個(gè)短波通信的信息化技術(shù)是不斷辨證發(fā)展的。短波通信正由單一自適應(yīng)技術(shù)向多方面自適應(yīng)技術(shù)方向發(fā)展，即實(shí)現(xiàn)全方位的短波自適應(yīng)數(shù)字通信技術(shù)，使短波通信的各方面技術(shù)都得到有效的發(fā)展和提升。</p><p>　　3.2由于短波通信的信道是開放性的，要實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)十分困難。所以這也是目前在軍事領(lǐng)域運(yùn)用不全

22、面的主要原因。第三代短波通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展建立在美軍標(biāo)準(zhǔn)MIL—STD—188—141B的基礎(chǔ)上的，在自動(dòng)鏈路建立、信道效率、網(wǎng)絡(luò)管理、路由協(xié)議及與互聯(lián)網(wǎng)等方面較第二代網(wǎng)絡(luò)有很大進(jìn)展。因此，短波通信的網(wǎng)絡(luò)化將是下一步的發(fā)展方面，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化也在向自適應(yīng)方面發(fā)展。如：車用電臺(tái)，能同時(shí)與其中的4種電臺(tái)進(jìn)行通信。這種多頻多模塊電臺(tái)除了完成一般通信電臺(tái)的功能外，還可以用作無線網(wǎng)關(guān)，即在兩個(gè)不同制式的電臺(tái)之間起到制式轉(zhuǎn)換的作用。在Speake asy

23、的基礎(chǔ)上，美軍提出了聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)，它具有即插即用通信性，模塊化硬件可現(xiàn)場配置，波形軟件可現(xiàn)場編程等功能，還具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功效和信息安全處理能力。國內(nèi)目前也在積極將軟件無線電理論應(yīng)用到短波通信中，生產(chǎn)的各種自適應(yīng)通信系統(tǒng)及各種短波終端設(shè)備已較好實(shí)現(xiàn)了“三軍通”、“擾中通”的功能。相對(duì)于第二代短波通信，第三代短波通信能更快速、更精確，并且全方位傳達(dá)通訊信息，使海、陸、空三軍通用多頻段、多模塊、多功能無線電臺(tái)兼容成信息化戰(zhàn)斗力。<

24、/p><p>　　短波通信是戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)下指揮唯一可靠的途徑，隨著干擾手段向著寬領(lǐng)域、多樣式、多層次的方向發(fā)展，抗干擾措施也會(huì)趨于綜合化、智能化以及多體制并存，具體的發(fā)展方向力自動(dòng)跳頻信號(hào)處理技術(shù)，通過可靠的通信鏈路質(zhì)量分析，確定被干擾的頻點(diǎn)，給出可以使用的跳頻頻率集，并把該頻率集通過反饋信道傳送給對(duì)方，使雙方自動(dòng)適應(yīng)信道變化情況，同時(shí)刪除被干擾的全部頻率，然后在無干擾或干擾很小的頻點(diǎn)進(jìn)行可靠通信。</p>

25、<p>　　4、實(shí)現(xiàn)短波自適應(yīng)通信的全自動(dòng)頻率管理</p><p>　　短波自適應(yīng)通信系統(tǒng)是在有限個(gè)通信信道上進(jìn)行LQA的，倘若所預(yù)制的全部停產(chǎn)均不能使用（質(zhì)量不合格），則該系統(tǒng)就不能工作。因此，在選頻性能上，它不如頻率管理系統(tǒng)。但頻率管理系統(tǒng)又存在探測和通信分離的問題。為解決這一問題，有人提出一種實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)頻率管理的方法。這種方法的基礎(chǔ)是：連續(xù)不斷地測量，連續(xù)不斷地預(yù)測，連續(xù)不斷地分配頻率和連續(xù)不斷

26、的控制。測量、預(yù)測、分配、控制的整個(gè)過程是在不停地進(jìn)行著，24小時(shí)的頻率規(guī)劃也在不斷地更新和完善，從而能使網(wǎng)內(nèi)各條通信線路自適應(yīng)地跟蹤傳播媒質(zhì)的變化。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　由于短波通信在軍事通信領(lǐng)域占有特殊性，即使是移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達(dá)的今天，世界發(fā)達(dá)國家，如歐美、日本都沒有停止對(duì)短波通信技術(shù)的研究，在短波通信技術(shù)領(lǐng)域仍

27、不斷取得重大突破，推動(dòng)短波通信技術(shù)的發(fā)展。如今短波通信已經(jīng)伴隨著我們進(jìn)入了信息化時(shí)代，隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們研究的深入，曾一度被認(rèn)為落后的短波通信會(huì)以全新的面貌跨入國際通信領(lǐng)域和先進(jìn)行列。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　?。?）趙志法、魯?shù)篮?、冉隆科，現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)概念[M]，北京：國際工業(yè)出版社，1998年</p>

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