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短波通信系統(tǒng)

       短波通信，又稱高頻通信，是利用短波通過電離層反射來進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信或通過地波進(jìn)行近距離傳輸?shù)囊环N通信手段。

       從20世紀(jì)初一直到60年代中期，短波通信一直是遠(yuǎn)距離通信，特別是洲際通信的主要手段。到60年代衛(wèi)星通信出現(xiàn)后，長距離大容量的無線通信便被衛(wèi)星通信所取代，短波通信的發(fā)展進(jìn)入低潮，甚至有人認(rèn)為短波通信已經(jīng)完成了其歷史使命。隨著微型計算機、移動通信和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，短波通信有了新的突破性進(jìn)展，20世紀(jì)80年代以來，人們在短波通信設(shè)備中采用了數(shù)字信號處理技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、跳頻技術(shù)以及高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等新技術(shù)，不斷提高短波通信的質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率，增加了新的業(yè)務(wù)功能，使短波通信東山再起。新技術(shù)很好地彌補了短波通信的缺點，還使短波通信的設(shè)備更加小型化、更加靈活方便。短波通信設(shè)備較簡單，機動靈活、成本低廉，且與衛(wèi)星通信及有線通信相比，短波通信介質(zhì)的電離層不易遭受人為的破壞，因此十分適合作為搶險救災(zāi)等的融合應(yīng)急通信手段。在我國，短波通信網(wǎng)是戰(zhàn)略通信網(wǎng)之一，是戰(zhàn)時作戰(zhàn)指揮通信中的“殺手銅”，是和平時期防暴亂、融合應(yīng)急通信手段。

       短波通信主要靠天波傳播，可經(jīng)電離層一次或數(shù)次反射，最遠(yuǎn)可傳至上萬公里，如按氣候、電離層的電子密度和高度的變化以及通信距離等因素選擇合適頻率，就可用較小發(fā)射功率直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。

       盡管當(dāng)前新型無線電通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，短波通信這一歷史最為久遠(yuǎn)的無線電通信方式仍然受到全世界的普遍重視，不僅沒有被淘汰，而且還在快速發(fā)展。與衛(wèi)星通信、地面微波、同軸電纜、光纜等通信手段相比，短波通信有著許多顯著的優(yōu)點：

      1）短波通信不需要建立中繼站即可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，因而建設(shè)和維護費用低，建設(shè)周期短，且短波通信不用支付話費，運行成本低。

      2）通信設(shè)備簡單，體積小，容易隱蔽，可以根據(jù)使用要求固定設(shè)置，進(jìn)行定點固定通信；也可以背負(fù)或裝入車輛、艦船、飛行器中進(jìn)行移動通信；便于改變工作頻率以躲避敵人干擾和竊聽，破壞后容易恢復(fù)。

       3）電路調(diào)度容易，臨時組網(wǎng)方便、迅速，具有很大的使用靈活性。

       4）對自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭的抗毀能力強。1980年2月，美國國防部核武器局在一份報告中提岀：“一個國家，在遭受原子襲擊后，恢復(fù)通信聯(lián)絡(luò)最有希望的解決辦法是采用價格不高，能夠自動尋找信道的高頻通信系統(tǒng)”。短波是惟一不受網(wǎng)絡(luò)樞紐和有源中繼體制約的遠(yuǎn)程通信手段，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭或災(zāi)害，各種通信網(wǎng)絡(luò)都可能受到破壞，衛(wèi)星也可能受到攻擊。無論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力與短波無可相比。

       這些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：

       1）可供使用的頻段窄，通信容量小。按照國際規(guī)定，每個短波電臺占用3.7kHz的頻率寬度，而整個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，全球只能容納770。多個可通信道，通信空間十分擁擠，并且3kHz通信頻帶寬度在很大程度上限制了通信的容量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?/p>

       2）短波的天波信道是變參信道，信號傳輸穩(wěn)定性差。短波無線電通信主要是依賴電離層進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)?，電離層作為信號反射媒質(zhì)的弱點是參量的可變性很大，它的特點是路徑損耗、延時散步、噪聲和干擾都隨晝夜、頻率、地點不斷變化。一方面電離層的變化使信號產(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著嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，造成頻率選擇性衰落和多徑延時。選擇性衰落使信號失真，多徑延時使接收信號在時間上擴散，成為短波鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕拗啤?/p>

      3）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度很高，加上大氣無線電噪聲和無線電臺間的干擾，在過去，幾瓦、十幾瓦的發(fā)射功率就能實現(xiàn)的遠(yuǎn)距離短波無線電通信，而在今天，1。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，隨著頻率的升高，強度逐漸降低。雖然，在短波頻段這類噪聲干擾比中長波段低，但強度仍很高，影響著短波通信的可靠性，尤其是脈沖型突發(fā)噪聲，經(jīng)常會使數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)突發(fā)錯誤，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。