摘　要： 短波通信以其机动灵活、抗毁性强、通信距离远等特殊的优点重新引起人们的研究兴趣，本文介绍了短波通信的历史和发展现状, 包括短波通信的应用、研究、开发和标准化，并对未来的发展趋势做了一些预测。
　　关键词： 短波通信 自适应跳频" title="跳频">跳频 抗干扰 保密 分集 正交频分复用 Ad-hoc

　　短波通信或称高频通信是指在3M－30MHz频段范围内，通过电离层反射来进行远距离通信或通过地波进行近距离传输的一种通信手段。在大约一百公里到数千公里范围内，不需要转发器就可以进行超视距通信。长期以来，由于短波通信的固有特点，短波(HF)无线电通信多年来一直被广泛地用于政府、外交、气象、商业等各个部门，用以传送语言、文字、图像、数据等信息；同时，它也是高空飞行和海上航行的必备通信方式；尤其在军事部门，它始终是军事指挥的重要手段之一^[1]。虽然卫星通信相对短波通信能为用户提供宽得多的频带以及稳定的高质量通信线路，但事实上，它还不能从根本上取代短波无线电通信。另外，并不是所有用户都需要卫星，都能得到卫星提供的通信线路。尤其在军事通信领域，卫星易于被敌方摧毁，这己经成为信息战中的一个严重问题。由于具有不可替代的重要作用，短波通信重新引起了世界各国的高度重视，诸多机构都在不遗余力地进行研究。
1 发展现状
　　由于短波信道的频带窄(通信带宽一般为3kHz)、多径" title="多径">多径现象严重(2~4条)、延迟大(由CCIR公布的路径延迟典型值为2ms^[2]，最大时延差通常在10ms以下)、多普勒频移大(在电离层平静时期，约为0.1Hz至10Hz，在日落日出及电离层骚扰期间，多普勒频移则可高达20Hz至50Hz^[3]，根据DAMSON在高纬度测得的数据，这一数值高达73Hz^[4])和衰落(瑞利分布)严重等特性给人们的研究带来很大的挑战，各种新技术正不断被应用到短波通信领域中以提高短波通信的性能。
　　近年来，短波通信领域里的研究非常活跃，国际上出现了许多的研究机构，例如：IEE在近三年的时间里已经连续举行了8次“短波通信系统" title="通信系统">通信系统与技术”的会议^[5]；IEEE每年都召开“MILCOM”会议，会上有相当多的关于短波通信技术的文章^[6]；美国为此成立了一个“短波通信工业协会(HFIA)”，有诸多的大公司如Harris、Motorola、Rockwell、Halcomm、Thales、MobiComm等参加，每年召开2～3次短波技术交流的会议^[7]；另外，世界上还有其他的一些相关组织，如北欧无线电协会(NRS)、加拿大的通信研究中心(CRC)、英国兰喀斯特大学(Lancaster)的电离层和电波传输研究小组等。这表明经过上世纪五六十年代卫星通信带来的短暂冲击后，短波通信又重新唤起了人们的研究热情，在技术方面也获得了很大的进展。
　　短波无线通信在进行远距离传输时，仅需要不大的发射功率和适中的设备费用，且其通信线路不易被摧毁，但是，短波无线通信也存在多径和衰落而导致可靠性低、质量差的缺点，无法适应越来越高的传输要求。随着许多新技术的出现，如自适应均衡(单音或多音波形) ^[8]、最大似然序列估计(单音或多音波形)^[9]、加入保护间隔(多音波形)^[10]等技术就可以有效地克服多径效应；另外，为了减轻衰落的影响，采用了分集技术(频率分集、时间分集和空间分集)^[11]、现代编码交织技术。这些新技术的应用有力地推动着短波通信的发展，使在高频信道上进行高速数字传真、数字保密电话、数字视频传输、高速数据传输等业务逐渐成为可能。
　　目前，军事通信传递的信息，己从简单的指挥命令发展到诸如雷达探测的数据、计算结果、高速图像传真信息和数字话音加密信息等一些要求较高的数据信息。因此，对调制解调终端设备提出了越来越高的要求。目前，短波通信已经发展到了第三代，对于发射接收机和调制解调器主要存在两大标准，美国的MIL-STD-188-XXX和北约(NATO)的STANAG 系列。在这些标准中，包括了调制解调器的各种参数定义、自适应链路建立协议(ALE)、数据连接协议(DL)、抗人为干扰(anti-jamming)、组网等各个方面的内容。表1列出了目前各种标准中的调制解调器的制式参数^[3][9][12]。
　　为了适应短波通信的迅速发展，近年来许多国家推出了一些性能优良的短波通信系统。如德国的HF-850系列微机控制的高频自适应通信系统，具有自适应实时选频、数据保护等功能，加上相应的附件，系统还具有跳频和猝发传输的功能。法国汤姆逊公司的350H高频通信设备系列，采用了自适应跳频方案，应用了自动频率分析和跳频信号处理相结合的技术，具有十分强的抗干扰能力。美国HARRIS公司的RF-5000系列高频数字无线电系统，采用先进的数字信号处理技术，具有抗电子干扰、话音加密、高速数据传输、自适应频率管理和猝发传输等功能。
　　另外，更多的电台采用实时信道估值(RTCE)技术，实时地预报短波信道频率，提供可用的工作频段和频率管理，能有效改善了通信质量，提高可通率。如美军的AV/TRQ-42战术频率管理系统(TFMS)，HARRIS公司的RF-7100系统、柯林斯公司的SELSCAN系统、加拿大瑞斯公司的RTS151系统、澳大利亚的HF-90H系统等。
　　战术电台中采用跳频技术的主要目的是提高通信的抗干扰能力。随着研究的不断深入，跳频速率和数据数率也越来越高，现在美国Sanders公司的CHESS^[13]高速短波跳频电台" title="跳频电台">跳频电台已经实现了5000跳/秒的跳频速率，最高数据数率可达到19.2kbps。此外，随着更大数据量传输的要求，带内多通道(Multi-Channel)被采用，其最高通信速率可达64kbps。可以预见，高跳速、更高数据速率的跳频电台正是跳频通信系统的未来发展方向，软件无线电的概念也已逐渐应用到新型的跳频电台中。
2 发展趋势
　　短波通信的研究虽然已有了很大的进展，但仍然存在着很多的问题需要进一步的研究，未来的研究内容可从以下几个方面考虑：
　　(1) 自适应跳频
　　短波自适应跳频电台已经在当前的军事通信中占有了很重要的一部分。与VHF/UHF频段不同，短波信道有许多固有特点，例如，受多径时延、幅度衰落、天气变化等因素的影响，信道条件变化莫测。所以，若要保证短波通信的可靠性，需要采用自适应跳频技术，它通过分析波段上的频率占用率，自动搜索无干扰或未被占用的跳频信道进行跳频，不仅避免了自然干扰，也不会受到短波频谱大量占用的影响。它会根据需要自动地改变跳频序列，有效地适应恶劣环境。实时预测可用的频率仍然是一个具有挑战性的课题。
　　(2) 自适应编码调制技术
　　当工作频率选定后，通常在允许的误码率条件下应选择尽可能高的数据传输速率" title="传输速率">传输速率。即指当信道传播特性良好时可用较高传输速率发送信息，而当传播特性变差时则降低传输速率，使误码率仍能满足要求。这样可使信息传输质量及速率在实际条件下综合指标最佳。此技术即传输速率自适应技术，实现的关键问题是如何拟定信道质量实时估值方法及保证发收两端同步变速，这就需要系统的编码和调制方法要随着信道的变化而变化。故应进一步分析编码调制方案与信道条件的相互关系，制定出好的实现方案。
　　(3) 高速调制解调器的研制
　　随着人们对短波通信要求的提高，不仅需要传输语音，还要实时地传输图像信息等，这就要求研究增加短波通信容量的方法。除了串行调制解调器之外，人们现在正在研究利用多载波并行(例如：OFDM)通信方式或者带内多通道的方式来提高短波通信的传输速率。目前，并行调制解调器的速率可以达到64kbps，远远超过了串行调制解调器9.6kbps的传输速率，但其性能仍不够满意，还需进一步改善。
　　(4) 保密抗干扰技术
　　由于短波通信是战事状态下指挥唯一可靠的途径，所以，如何提高通信的保密性抗干扰能力、不被敌人所截获和破译，如何使对抗方难以侦察，从而使其干扰失效，如何利用加密和跳频技术与短波通信结合以增强对抗性能，是通信电子战面临的一个新课题。
　　(5) 组网技术
　　由于短波通信属开放型，人们希望利用它组建一个通用的平台，实现聊天、发送Email、网上视音频等功能，这对它的组网带来很大困难。如何有效地进行频率复用及网络中各节点间的联络，包括全网如何实时选频等都具有特殊性。美国的联合战术无线电系统(JTRS)采用Ad-hoc的方式，但现在仍有许多问题并未得到解决，尤其是与大网中其它通信网间的接口协议的优化拟定等需要进一步研究解决。
　　短波通信因其设备简单、通信距离远、抗毁性强、机动灵活等优点重新引起了人们的广泛关注，短波通信已经伴随着我们进入了信息时代。随着技术的进步和人们研究的深入，曾一度被认为落后的短波通信必将以崭新的面貌跨入国际先进通信领域的行列。
参考文献
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5 IEE has organised 3 year intervals eight highly successful International Conferences on "HF Radio Systems and Techniques. http://conferences.iee.org/HF2003/
6 HF sessions of the IEEE MILCOM series.http://www.milcom.org/
7 High Frequency Industry Association (HFIA) http://www.hfindustry.com/
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9 STANAG 4285. Characteristics of 1200/2400/3600Bits per Second Single Tone Modulators/Demodulators for HF Radio Links. North Atlantic Treaty Organization, Brussels 1989
10 L. Vanderdorpe. MMSE Equalizers for Multi-tone Systems without Guard Time. Proceedings of EUSIPCO-96, Trieste, Italy, Sept. 10-13 1996, pp. 2049-2052
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12 MIL-STD-188-110B-"Mil. Std. Interoperability and Per-formance Standards for Data Modems",Draft Version Revised 7 March 2000
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