短波通信的应用与新进展
1、引言
短波通信之所以能够吸引用户，最基本的原因是由于进行远距离通信时，仅需要不大的发射功率和适中的设备费用，它还具有不易摧毁的中继系统──电离层。

实践证明，采用现代技术改造过的短波通信能为用户提供高质量、高可通率和价格适中的通信线路。

特别是跳频短波通信的出现大大增强了通信的安全性，可以说跳频短波通信比卫星通信更为可靠，因为卫星服务受到所属国政府的控制，而短波通信则是完全自主的。

在涉及国家安全和社会安全的场合，跳频短波通信的地位无可取代。

2、短波通信的概念与应用
短波通信是指利用频率为3 MHz～30MHz（波长为10m～100m）的电磁波进行的无线电通信。

实际使用中，也把中波的高频段（1.5 MHz～3MHz）归到短波波段中去。

短波通信能实现几千公里甚至上万公里距离的信息传送，因此，从20世纪初一直到60年代中期，短波通信一直是远距离通信，特别是洲际通信的主要手段。

短波通信可以传送电报、电话、传真、低速数据和语音广播等多种信息。

在卫星通信出现以前，短波在国际通信、防汛救灾、海难求援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。

短波通信也称为高频（HF）无线电通信，它被广泛应用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，用以传送语言、文字、图象、数据等信息。

尤其在军事部门，它始终是军事指挥的重要手段之一。

3、现有短波通信的缺点
短波通信的质量随时都受电离层特性的影响，电离层时高时低经常变动，是一种不稳定的时变媒体，而且具有多种复杂的时变因素，如昼夜、季节的变化，太阳黑子的活动等，都会对电离层造成影响，从而导致信号传输质量的不稳定，产生干扰以及数据传输误码等。

此外，短波通信受带宽限制，信道非常拥挤，信道之间的相互干扰十分严重，而且现有短波通信无法抵御窃听和各种有意的干扰。

因此到60年代卫星通信出现后，长距离大容量的无线通信便已被卫星通信所取代，短波通信的发展进入低潮，甚至有人认为短波通信已经完成了它的历史使命。

4、现代短波通信中的新技术进展情况
近年来，为了克服现有短波通信存在的缺点，现代的短波通信系统中采用了许多新的技术，以求在发射功率不大的情况下，使系统性能达到高质量水平。

4.1实时选频技术
实时选频采用实时信道评估技术，探测电离层传输和噪声干扰情况，即实时发射探测信号，根据收端对收到的探测信号处理结果进行信道评估，实现自动选择最佳工作频率。

实时选频系统目前有两类：一是自适应频率管理系统，它在短时间内对全频段快速扫描和探测，
不断预报各频率可用情况。

二是融探测与通信为一体的频率自适应系统，采用收发双方可靠呼应技术、线路质量分析（LQA）技术和自动线路建立（ALE）技术，使短波通信频率随信道条件变化而自适应地改变，确保通信始终在质量最佳信道上进行。

自适应选频能充分利用频率资源、降低传输损耗、减少多径影响，避开强噪声与电台干扰，提高通信链路的可靠性。

因此，现代短波模拟通信已普遍采用了自适应实时选频技术。

4.2自适应技术
自适应技术是指实时或频繁地利用各种探测技术，根据探测结果自动调整设备参数，达到最佳通信效果。

短波自适应通信的核心是自动选择最佳的工作频率，自动选用无线电信道和自适应数据传输。

运用自适应选频、收发、调制解调、编码、均衡以及天线等多种自适应技术，在严重干扰条件下，短波通信自动改变工作频率、数传速率、调制方式、编码和纠错编码方式、最大限度地降低误码率。

自适应技术克服了多种时变所带来的复杂影响，提高了现代短波通信中数据传输的质量。

4.3跳频技术
跳频（FH）是指载频按照数字码系统规定的时频图形，使频率相应跳变的一种扩频技术，可以对抗多径干扰、邻近信道干扰、人为瞄准式干扰，可提高短波通信的保密性和可靠性，传统的短波慢跳频跳速为10H/S～100H/S。

自适应技术与跳频技术相结合，实现自适应跳频，能在质量良好的信道上进行跳频，跳频信道驻留时间可随意变动。

现代短波跳频有两种自适应方式：一是频率自适应跳频，它基于对信道参数的探测，并适应信道质量的变化，自动在最佳频率集上进行。

二是干扰自适应跳频，它基于对信道中干扰信号参数的估计，采用干扰自适应抑制和自动躲避干扰的跳频。

完整的自适应跳频短波通信系统，包括频率自适应和功率自适应控制，自适应跳频控制器完成跳频序列产生、被干扰频点的检测与自动更换、跳频同步及跟踪、信令协议及执行；自适应功率控制根据信道误码测量结果，自动调整输出功率，实现以最小的发射功率获得正常通信效果。

4.4差错控制技术
短波信道中，随机噪声会导致随机差错，衰落、脉冲干扰会导致突发差错，严重影响数据通信，通常字符差错率在10-2～10-3数量级，采用差错控制技术，可以改善二、三个数量级，达到10-5～10-6。

现代短波通信常用两种差错控制技术：一是自动请求重发（ARQ）技术，即收端进行检错并通知发端重发错误信息，因而也称反馈纠错，它对随机差错和突发差错都有良好的效果，但频繁重发，信号时延增大。

二是正向纠错（FEC）技术，它利用纠错码在收端进行自动纠错，这需要大量的冗余码，一般占码元总数的25％～50%，如果采用交织码/扩散卷积码，则可把突发差错分离成随机差错，FEC不需要反馈信道，但其造价相对较高。

4.5多载波正交频分复用(OFDM)调制技术
OFDM是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的N个子载波分别调制一路独立的数据信息，调制后的N个子载波信号相加同时发送。

通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保存频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上相互重叠。

收端利用载波之间的正交特性，可无失真地恢复发送信息。

OFDM技术在短波信道可实现16kb/s～64kb/s 的数据传输速率。

即利用1024个正交副载波，每载波的波形速率为125波特，信道带宽为125kHz，纠错码用大冗余度的RS码或Turbo码。

与单载波相比，在相同速率时，符号周期延长N倍，远大于信道时延扩展，码间串扰消除。

副载频之间正交特性，使信号频谱可重叠，提高频谱利用率，并有良好的频率分集效果，能抗严重多径和强窄带干扰。

4.6软件无线电技术
基于软件无线电设计思想，可以进行短波电台数字化、软件化、模块化。

所谓软件无线电就是尽可能靠近天线对信号进行数字化，通过软件编程实现信息处理，动态配置系统功能，采用开放式的结构体系。

以ADC/DAC、DSP和CPU为硬件基础，使用统一的硬件平台，在短波电台中频（甚至射频）部分对信号数字化处理、用软件编程灵活地实现宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字上/下变频、调制/解调、差错编码、信道均衡、信令控制、信源编码、加密/解密。

由于软件电台的高度可编程性，引入新业务、新技术非常方便，通过更换软件版本或个别硬件模块，电台容易升级换代，并大大缩短研制周期，降低产品开发成本。

5、结束语
随着微型计算机、移动通信和微电子技术的迅速发展，短波通信技术有了新的突破性进展。

新技术使短波通信很好地弥补了它的缺点，还使短波通信的设备更加小型化、更加灵活方便，进一步发挥了短波通信设备简单、造价低廉、机动灵活等固有的优点。

短波通信必将在应急通信、抗灾通信、特别是在军事通信中发挥更重要性、更广泛的作用。