短波认知通信中的机器学习策略_王董礼

短波认知通信中的机器学习策略

王董礼1，魏琼2，曹鹏1，孙启禄1，王叶群1

（1.空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077；

2.西安市中心血站，陕西西安710061）

摘要：在短波中应用认知无线电，能够提高短波频谱利用率。为提高短波认知通信系统的智能水平，应用机器学习策略能够更加智能地预测相关参数、选择通信频率，保证短波通信质量。文章主要综述机器学习策略中基于神经网络的学习、统计学习和强化学习在短波认知通信中的应用，并展望其在短波中的发展前景。

关键词：短波通信；认知无线电；机器学习；神经网络；统计学习；强化学习

中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1673-1131（2016）12-0040-03

The Machine Learning Strategies in HF Cognitive Communication

Wang Dongli1,Wei Qiong2,Cao Peng1,Sun Qilu1,Wang Yequn1

(1.School of Information and Navigation,Air Force Engineering University,Xi’an710077,China；

2.Xi’an Blood Center,Xi’an710061,China)

Abstract：Applying Cognitive Radio techniques to HF communications can improve the HF spectrum utilization.In or-der to increase the intelligence of HF cognitive communication system,multiple Machine Learning strategies are ap-plied to intelligently predict relative parameters and select the frequencies,which can guarantee the quality of HF com-munication.This paper primarily summarizes the applications of Machine Learning strategies of the learning based on Neural Networks,Statistical Learning and Reinforcement Learning in HF cognitive communication,and addresses their prospects for development.

Key words：HF communication;Cognitive Radio;Machine Learning;Neural Networks;Statistical Learning；Reinforcement Learning

0引言

短波天波传播具有超视距通信能力，一直是重要的军事通信手段，用途十分广泛。研究表明，短波频段存在大量频谱空洞[1-2]，但是如何感知、接入空闲频谱，这就要求短波通信系统具有认知能力。因此在短波中应用认知无线电技术，能够提高短波频谱利用率，减少短波用户之间非合作式频率竞争导致的干扰冲突和用频紧张[3-5]。实现认知无线电的主要部分是学习（Learning），而短波认知无线电是认知无线电在短波领域的应用和拓展，能够根据历史信息和学习结果实现对环境和用户情况的判断，进行用户需求和无线电效用水平的最优化，实现智能决策。由于短波信道的时变特性，导致信道在前一时刻可用，在后一时刻未必可用，因此信道选择和接入是短波通信的重要问题，而利用学习更加智能地进行信道选择，能够提高短波通信系统的可靠性。

机器学习是实现短波认知能力的核心，它能够模拟人类学习，通过对外部环境的感知获得信息数据，进而使用分析、综合、类比、归纳等学习方法获得相应知识，并且对相应问题能够应用学到的知识进行求解，不断提高自身性能和实现自身完善[6]。因此为使短波认知通信系统具有学习能力，提高智能水平，需要使用机器学习策略，在短波环境下主要的机器学习策略有基于神经网络的学习、统计学习和强化学习，本文只对这三种机器学习策略在短波认知通信中的应用进行综述，并展望其在短波中的发展前景。

1基于神经网络的学习

随着机器学习的迅速发展，实现机器智能的最好方法是向人类自身学习,因而引入神经网络理论。人工神经网络（Ar-tificial Neural Networks，ANN）是由大量神经元节点相互连接而构成的大规模并行分布式结构，是一种模拟人脑结构及功能的抽象数学模型，能够通过学习从外界环境中获取知识，并存储于突触权值中。考虑到短波信道的时变衰落特性，神经网络能够调整自身突触权值进而适应外界环境的变化，在短波环境下有着广泛的应用。利用神经网络能够预测短波通信频率和相关参数[7-9]，并且结合云理论能够评估短波通信效能[10-11]，提高短波通信质量。文献[12]使用神经网络设计优化短波信道模型，具有运算速度快、精度高的优点，能够加快短波系统仿真速度。神经网络具有良好的泛化能力，在认知系统中能够对信道空闲时长进行分析预测，提高频谱的利用率，减少切换次数[13]，对短波认知通信中的频谱预测十分有应用价值。文献[14]使用神经网络中典型的极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）预测短波频谱数据，实现实时频谱预测，提高预测准确性。在短波认知通信中神经网络能够预测相关参数，使系统更加智能的根据环境和相关参数进行自适应调整，提高短波通信效果。

2统计学习

针对有限样本下的机器学习问题，Vapnik等人提出了统计学习（Statistical Learning）理论[15]，是研究利用经验数据进行机器学习的一般理论，属于计算机、模式识别和统计学交叉结合的范畴，其基本思想是利用结构风险最小化代替经验风险最小化，在训练样本较少时可以有效地控制机器学习的推广能力。主要内容包括四个方面：

４０

习在经验风险最小化准则下的一致性条件；

在这些界的基

础上建立的小样本归纳推理准则；

４１

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基金项目：中国博士后科学基金2013M532220。

作者简介：王董礼（1992-）（通讯作者），男，硕士研究生，主要研究方向为短波认知通信；魏琼（1982-），女，主要研究方向为通信在医疗中的应用；曹鹏（1982-），男，讲师，博士后，主要研究方向为短波通信组网；孙启禄（1977-），男，讲师，博士，主要研究方向为短波通信组网；王叶群（1985-），男，讲师，博士，主要研究方向为短波装备应用。

信息通信王董礼等：短波认知通信中的机器学习策略

４２

超短波综述

超短波综述 1.超短波的概念、特点、优势 2.超短波的工作原理优势 3.超短波现有应用情况介绍 4.结合我单位的实际情况超短波能做到的业务等 5.超短波的发展前景 一、超短波的概念 1.1无线通信的划分 通常无线通信按工作频段可分为以下几个频段：极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波。表1-1列出了无线通信各工作频段所对应的频段名称、频率范围、波段名称和波长范围。 超短波通信是指利用波长为10~1m（频率为30~300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在1~10m之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是270MHz，是短波频带宽度的将近10倍。由于频带相对较宽，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动通信、军事通信等领域。 表1-1无线通信按工作频段的划分

1.2 超短波的传播方式 图1-1描绘了几种无线电波的主要传播方式，超短波通信主要依靠地波传播和空间波视距传播，。 优点：频段宽，通信容量大；视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作，不会相互干扰；可用方向性较强的天线，有利于抗干扰；受昼夜和季节变化的影响小，通信较稳定。 缺点：通信距离较近；受地形影响较大，电波通过山岳、丘陵、丛林地带和建筑物时，会被部分吸收或阻挡，导致通信困难或中断。 (a ) 射线 (b ) (c ) 电离层(d )

图1-1 无线电波的主要传播方式 （a）直射传播; （b）地波传播; （c）天波传播; （d）散射传播 二、超短波通信的工作原理 超短波电台一般用于近距离通信，其形式主要是车载、机载、背负、手持等，一般要求其体积小、重量轻、功能多、抗干扰能力强。超短波电台经历多年的发展，其电路形式变化不大。但就具体电路而言，新技术、新器件大量地应用于超短波电台，使超短波电台的性能和功能得到明显的提高和改善，特别是扩频通信技术在超短波电台中的应用，使得电台的抗干扰能力、组网能力都有了质的变化。 传统超短波通信系统由终端站和中继站组成，终端站装有发射机、接收机、载波终端机和天线。中继站则仅有通达两个方向的发射机、接收机以及相应的天线。 （1）超短波发射机：一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率控制系统。但为了减少寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大（一般小于0.5 rad）。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机末端使用高频率高功率放大器。在超短波低频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端可用微带部件。 （2）超短波接收机：一般采用典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本地震荡、变频（一次或二次）、中频放大、限幅、鉴频及基带放大等部件组成。超短波段外来干扰较多，需在接收机输入端加螺旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的调频信号，通过限幅器，可消去混杂近来的脉冲干扰或寄生调幅波，以改善信噪比。然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，加以放大，再由载波终端机分路输出相应用户。 （3）载波终端机：将超短波发射机和超短波接收机的四线基带信号分路还原合并为多路二线语音信号，接通用户或接至市话交换机的设备。载波终端机只装载超短波终端站。 （4）天线：由于超短波波长较短，一般采用结构简单、增益较高、方向性较好的三单元或五单元八木天线。在接近微波段的高频段，也可采用角形面反射天线。 现代超短波通信系统的组成可归结为发信通道、接收通道、频率合成器、逻辑控制器、跳频单元、电源及其辅助电路等，如图所示。图中，发信通道部分主要由音频信号处理部分、锁相环调频单元、功放、滤波输出单元电路组成，其作用是将音频信号放大后送至锁相环对VCO调制，形成调频波，再经功率放大、

短波通信技术发展与分析解析

技术市场 从1924年实验室发现了电离层及短波通信实现以后,短波通信以其远距离通信、良好的机动性能、顽固性强及同时具备多种通信能力的特点在战术通信、军事领域、生产领域得到广泛的应用。上个世纪80年代之后,随着大规模的集成电路、电子信息技术、数字化信息处理技术、高速度数字信号处理器等一系列科学技术的发展,短波通信正式进入现代化的数字通信时代。就目前形势而言,短波通信技术虽然大量的应用低速跳频、低速数据传输、声码等,自身的通信能力拥有了一定的抗干扰性,但仍存在一些不足之处。随着数字科学技术的发展,数字信息处理技术、扩频通信技术及自适应技术的应用,短波通信技术中长期处于研究阶段的成果正在逐步地迈向实用阶段。 一、短波通信技术的特点分析 1.波形 短波通信西洞中的自动链路及数据传输将使用相同的突发波,进而起到提高系统灵活性的作用。 2.信道分离 短波通信系统把呼叫信道及数据流信道进行分离并让二者之间相邻,以便他们保持传输特性上相近。信息分离一方面可以让信息流量各自承担,另一方面可以保证信息传送过程中的高效率性及链路建立的快速性。 3.链路建立的同步性 第二代短波通信以异步方式建立链路系统,而第三代短波通信技术将异步方式和同步方式都采用。同步方式相比之于异步方式具有延时更小的特点,电台的驻留信道在在这种方式下某一时间内是确定的。 4.管理业务能力强

第三代短波通信技术对各种业务都具备良好的管理能力,在建立链路的同时可以自动的确定通信的双方所采用的抗干扰及数据体制。同时还具备快速建立链路、同步建立及信息携带的功能。 5.具有可靠地最低限度的通信能力 第三代短波通信技术技术与极低速技术结合在一起,在极其恶劣的环境下实现最低限度通信。极低速的链路建立能力可以达到-20dB,定调频和数据通讯在正常的情况下无法实现的极低速可以完成。 二、短波通信技术的发展趋势 目前的短波通信技术主要指的是频率自适应技术,而未来的短波通信技术将朝着更全方位的方向发展。 1.短波自适应数字通信技术 (1专用选频和通信系统建立。目前我们常用到的自适应选频与信道建立技术都是与通信结合在一起,这种方法的缺点是选频质量大大低于专用选频系统的频率质量。为了确保频率质量,为了提高短波通信质量,我们应该将专用选频系统和自适应通信系统结合在一起;(2传输速率技术。短波通信选定工作频率后,前提是采用传输速率自适应技术,才可能随时获得信道上最大数据吞吐量。我们在允许的误码率范围内应尽可能选择高的数据传输率。为便于确保通信质量,系统所采用的编码和调制方法应与信道条件相关联。当信道传播性良好的时候选择较高传输效率发送信息,反之较差的时候,降低传输速率。 2.高速调制解调技术 当前受到广泛应用的窄带短波电台一共有串行调制调解器和并行调制调解器。串行体制的调制调解器使用的是单载波进行信息发送,最高速率可达到9.6kb/s,这种体制的调制调解器对均衡提出了较高的要求。并行体制的调制调解器主要是将传输

浅谈短波通信的发展

无线应用 Wireless Application 76 中国无线电 2011年第9期 短波按照国际无线电咨询委员会（C C I R）的划分是指波长在100m～10m，频率为3M H z～30M H z的电磁波。以短波形式进行传播的无线电通信称为短波通信，又称为高频（HF ，High Frequency）通信。 在实际应用中，为了充分利用短波近距离通信时（地波通信）的优点，短波通信实际使用的频率范围被扩展到1.5MHz～30MHz。 1 短波通信新技术与新体制 20世纪80年代以来，计算机、移动通信和微电子技术的迅猛发展，促进了短波通信技术和装备的更新换代。特别是随着微处理器技术、数字信号处理（D S P）技术、自适应技术、扩频通信技术等现代信息技术的应用，大大提高了短波通信的质量和数据传输速率，增强了自动化能力，提高了自适应与抗干扰能力，形成了现代短波通信新技术、新体制。这些新技术与新体制概括起来是：现代短波信道技术、现代短波通信终端技术、短波通信装备数字化与网络技术等。 （1）现代短波信道技术 现代短波信道技术主要分为两大类：一类是针对短波变参信道的特点，为了克服短波空间信道的不稳定性对通信质量的影响，提高短波通信质量，特别是短波数据通信的可靠性和有效性而发展起来的，称之为信道自适应技术。这类技术以短波实时选频与频率自适应技术为主体。它使短波通信系统能实时地或近实时地选用最佳的工作频率，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邻近电台干扰及其他干扰的作用。可以说，此项技术对于提高短波通信的可靠性与有效性具有重要意义。尽管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、自适应调制解调、传输速率自适应等，但在很多场合所说的短波自适应通信或短波自适应技术，实际上就是指短波频率自适应通信或短波频率自适应技术。 另一类是针对短波通信存在的保密（或隐蔽）性不强、抗干扰能力差的弱点，以及电磁对抗的特点和规律，为 了提高短波通信在电子战环境中的生存能力，以及抗测向、抗侦察、抗截获、抗干扰等防御能力而发展起来的，称之为短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频通信技术为主体，包括短波跳频和自适应跳频技术以及短波直接序列扩频技术等。 短波跳频通信（FH）是在收发双方约定的情况下不断地改变工作频率而进行的通信。由于工作频率受伪随机码的控制，因此跳频通信具有很强的抗截获、抗窃听及抗干扰能 力。与其他频段的跳频通信不同，短波跳频通信由于受到天波信道的特性、天调阻抗匹配时间、信道切换时间等限制，跳频带宽一般小于短波频段宽度，只有几十千赫到几兆赫。只有地波传播低速跳频才能做到全频段跳频，常规的短波跳频速率一般在几十到几百跳每秒。 短波自适应跳频通信是在短波跳频通信技术的基础上发展起来的。由于构建两地间的短波通信，受电离层信道和电磁干扰的影响，并不是任意一组频率都能建立起通信链路实现通信。短波自适应跳频通信把频率自适应技术与跳频技术结合起来，通过频率自适应功能选出可通的“好频率”作为跳频频率表，从而避免了盲目性，提高了可通率。 短波直接序列扩频（D S），通过伪噪声序列（P N）对发送信息数据进行调制，接收端将所接收到的信号与本地P N 序列进行相关运算，将D S信号解扩，恢复原始信息数据。短波直接序列扩频通信具有比较高的抗截获、抗多径干扰和抗窄带干扰能力。由于短波信道具有时变特性，频率存在“窗口效应”，天波传播的每条路径有自由空间传播损耗、电离层损耗、地面反射损耗，三者均与频率有关，例如，在一段时间内，单跳传播2M Hz带宽内幅度起伏约1d B～2d B。短波频率的“窗口效应”限制了扩频带宽，一般在2M H z左右。如美国SICOM公司研制的短波直接序列扩频电台，扩频带宽为1.5MHz，信息传输速率达到56kbit/s。 当然，无论是短波跳频通信技术，还是短波直接序列扩频通信技术，不仅对提高短波通信电子防御能力具有重要作用，而且对于改善短波信道性能，提高通信特别是数据通信的可靠性和有效性也具有良好的作用，从一定意义上讲，短波扩频通信技术是实现短波高速数据传输的主要 浅谈短波通信的发展 ■ 民航山西空管分局 任东军

浅谈现代通信技术的发展及重要性

浅谈现代通信技术的发展及重要性 浅谈现代通信技术的发展及重要性 1957年10月第一颗人造卫星发射成功。自那以来，短短30余年，世界主要国家已形成了相当规模的航天产业，迄今已有22个国家组织发射了航天器；有58个国家投资发展航天技术，总投资高达近万亿美元；有170多个国家和地区应用航天技术成果。航天遥感的出现，给人类观测地球提供了最有效的场合。它的迅速发展使得在资源勘探、海洋开发、农林管理、气象预报、环境灾害监测、地貌测绘等应用领域中，发生着革命性变化。美欧日等24国发起了一项规模极为庞大的“行星一地球计划”，计划10年内发射24个地球遥感卫星，耗资150亿—300亿美元，目的是监测地球环境的变化。在空间已经采用的信息获取新技术是各类星载遥感仪器，如照相机、电视摄像机、红外及多光谱扫描仪、电荷耦合固态推扫式摄像器、微波辐射仪、合成孔径雷达等。目前的发展以信息传输型的遥感仪器为主流，而不是从空间回收拍摄的胶片。其中利用卫星红外传感器获得目标已取得显著进展，可以从空中对1/2地球表面进行实时监视，如帧频（每秒钟传送图像的次数）为每秒2次，每个像点用一个10位数码描述，每位数需硬运算10次，卫星上需要一个100亿次的计算机，而发展这样的计算机需要近10年时间。第三次或第四次产业革命相并列看待，而认为在第一次“革命”之后，一些重要事件对世界经济社会发展有重大“影响”。这种看法是有其道理的。人们震惊于现代信息技术飞速发展产生大量新的经济现象，为确定现阶段新技术革命的历史地位，才继二次、三次革命说之后进而提出四次产业革命的论点。一些描述强调目前发生的变化的重要性，借以唤醒那些仍沿着传统思路看问题，以第一次产业革命基础为发展战略出发点的科学家、政治家和国策决定者。如托夫勒的浪潮论，奈斯比特的趋势论，以及许多关于大国兴衰史的讨论等，这些震聋发馈的疾呼确实起到了唤起人们以新的眼光看世界、制定新的经济发展战略的催化剂作用。 “信息革命”就信息技术本身的变化看，为世界经济研究提供了新的工具，新的环境条件；就信息革命对世界经济产生的影响看，新的经济现象和经济问题的出现，为世界经济研究提供了新课题。 （一）“信息革命”与世界经济的形成 迄今为止，信息革命问题在世界经济研究领域尚未受到应有的重视；信息、信息技术、信息革命以及信息科学知识，在世界经济研究领域里出现的频率是比较低的。这并不表明信息及信息技术现在才变得重要起来，而是在世界经济形成过程中，它始终起着重大作用：首先，信息经济本身是世界经济中的一个重要组成部分；其次，信息传输、处理等技术条件，在世界经济整体性方面起着粘合作用；最后，每次信息革命对世界经济各方面的发展都有着巨大推动作用。 信息技术对世界经济整体形成的粘合作用，是显而易见的。信息技术进步是世界经济一体化或整体性增强的自然物质条件。关于建立世界经济科学体系的争论由来已久，人们并没有关注到，信息的传输与获取技术的整体水平和不平衡发展，仍是各国经济交流与国际性体现的障碍。当哥伦布、麦哲伦等航海探险家去发现“新大陆”时，人们所关注的是由此所带来的商业革命和市场开拓，并没有意识到，这是信息沟通方式的革命性进展。只是到了电子计算机网络使人们有可能通过全球数字通信网，全天候了解世界任一地区经济情况变化时，才意识到信息及信息传输、处理技术对世界经济整体化的作用。实际上，它存在于世界经济整体化发展的全过程之中。自然科学、哲学对时空的研究获得重大进展，时空现实变化对世界

《短波通信概述》word版

短波通信概述 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三：一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比；二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波；三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。 近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。 一、短波通信的一般原理 1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为 10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6兆赫；短波的波长为100米~10 米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米

~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： 1）地波（地表面波）传播。沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 2）直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。

短波通信的发展历程

短波通信的特点 短波按照国际无线电咨询委员会（CCIR，现在的ITU-R），的划分是指波长在l00m~l0m，频率为3MHz~30MHz的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信，又称高频（HF）通信。实际上，为了充分利用短波近距离通信的优点，短波通信实际使用的频率范围为1.5MHz~30MHz。 短波通信的发展历程 自从1921年发生在意大利罗马的一次意外事故，短波被发现可实现远距离通信以来，短波通信迅速发展，成为了世界各国中、远程通信的主要手段，被广泛地用于政府、军事、外交、气象、商业等部门，用以传送电报、电话、传真、低速数据和图像、语音广播等信息。在卫星通信出现以前，短波在国际通信、防汛救灾、海难救援以及军事通信等方面发挥了独特的重要作用。 短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。地波传播的衰耗随工作频率的升高而递增，在同样的地面条件下，频率越高，衰耗越大。利用地波只适用于近距离通信，其工作频率一般选在5MHz以下。地波传播受天气影响小，比较稳定，信道参数基本不随时间变化，故地波传播信道可视为恒参信道。天波是无线电波经电离层反射回地面的部分，倾斜投射的电磁波经电离层反射后，可以传到几千千米外的地面。天波的传播损耗比地波小得多，经地面与电离层之间多次反射（多跳传播）之后，可

以达到极远的地方，因此，利用天波可以进行环球通信。天波传播因受电离层变化和多径传播的严重影响极不稳定，其信道参数随时间而急剧变化，因此称为变参信道。天波不仅可以用于远距离通信，而且还可以用于近距离通信。在地形复杂，短波地波或视距微波受阻挡而无法到达的地区，利用高仰角投射的天波可以实现通信。 与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信也有着许多显著的优点： 1）短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，建设周期短； 2）设备简单，可以根据使用要求固定设置，进行定点固定通信。也可以背负或装入车辆、舰船、飞行器中进行移动通信； 3）电路调度容易，临时组网方便、迅速，具有很大的使用灵活性； 4）对自然灾害或战争的抗毁能力强。通信设备体积小，容易隐蔽，便于改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听，破坏后容易恢复。 这些是短波通信被长期保留，至今仍然被广泛使用的主要原因。短波通信也存在着一些明显的缺点： 1）可供使用的频段窄，通信容量小。按照国际规定，每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度，而整个短波频段可利用的频率范围只有28.5MHz。为了避免相互间的干扰，全球只能容纳

短波通信系统发展及关键技术分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/557628961.html, 短波通信系统发展及关键技术分析 作者：费玉婷李建龙 来源：《科学与信息化》2020年第22期 摘要虽然短波频率资源较少，且不具备稳定的通信质量，但是短波能够进行远距离的通信，并且在通信的过程中不需要使用基础设施和中介。除此之外，短波設备的体积较小，具有较强的机动性，且不需要大量成本的投入，对于环境的要求较低，即使是面对特殊的环境也可以在短时间内利用其自身的特点在无线通信中发挥作用。在物理数字信号处理技术不断发展的影响下，短波通信传输技术在一定程度上推动了短波通信系统的发展和进步，特别是在民航、紧急通信和军事应用领域等。 关键词短波通信系统;发展;关键技术 引言 受到通信技术持续发展的影响，短波传输的速率也日益增加，短波通信系统也得到了广泛的应用。短波通信不需要借助基础设施和中继设备就可以完成远距离的通信，因此短波通信系统在通信行业的发展过程中占据重要的地位。我国通信行业应当重视短波通信系统的发展并科学的应用其关键的技术手段来推动行业水平的进一步提升。 1 国内短波通信现状 短波通信可广泛用于军事和民用通信。在军事领域，远程通信主要分为两类：卫星通信和短波通信。然而，如果遇到特别危机的情况，卫星系统可能无法稳定的运行，那么这就需要发挥短波通信的作用，相比之下短波通信具有较强的灵活性以及抗扰动性，能够在复杂的环境下稳定运行。正是因为短波通信具有这样的特性才使得其在军事领域的通信中得到广泛的应用。我国国土面积大，地形较为复杂，常出现自然灾害，因此对于一些复杂的环境来说传统的通信方式无法稳定有效的运行。短波通信具有较强的自适应能力，且耗费较低，因此，在民用通信中也经常会运用到短波通信系统。我国在使用短波通信的过程中主要是应用点传递的方式进行通信，这主要是因为点传递式的通信能够在危急的情况以及复杂的现场环境下有效地实现通信。另外，例如在抢险和抗震救灾的工作中就可以直接利用点传递式短波通信将地震灾区的情况传递到地震灾后的指挥中心。此外，由于点传递式短波通信的传播速度较慢所以无法在紧急的情况下得到应用[1]。 2 短波通信系统关键技术的分析 ①协议体系结构。对于短波组网技术来说，其核心的内容就是能够兼容各种短波电台组网的短波协议栈结构，且对于传输体制来说也有重要的作用。提出协议栈结构以此来制定短波通

第三代短波通信技术的发展趋势

第三代短波通信技术的发展趋势 【摘要】随着通信技术的不断发展，很多新型的短波通信技术已经问世，且更新换代的速度非常快。第三代短波通信技术就是其中的代表，它是在1999年美军公布了一系列第三代短波通信协议的基础上发展起来的，目前已经有很多成熟的技术在实践当中。本文将介绍目前广泛应用于第三代短波通信系统中的同步管理、频率管理、数据传输和物理调制解调等方面的先进技术，然后阐述第三代短波通信发展的新趋势。 【关键词】短波通信;多方互动;集团化;加密软件 第三代短波通信技术是在1999年美军公布了一系列第三代短波通信协议（即MIL-STD-188-141B，简称“HF-3G”）的基础上发展起来的，相对于第二代短波通信技术，它在很多层面上都得到了改良，通信技术也得到了进一步的保障，通信的稳定性得到了增强。 一、第三代短波通信技术的发展现状 短波通讯实际上是通过电离层的反射进行通信的，在第三代短波通讯中，电离层仍是非常重要的传输介质。不过相比于第二代短波通讯技术，第三代短波通信技术能够有效地规避电离层对通信信号的反射、散射等影响信号稳定性的作用力，极大程度地保障短波通信信号质量和传输效果。特别是随着短波通信技术的不断发展与变革，很多新技术运用到短波通信中来，有效地提升了短波通信的质量和传输效果。如信道编码技术、差分跳频技术、短波网组技术等。可以说，随着短波通信技术的不断发展，短波通信的质量和传输效果等都得到了明显的提升。特别是同步技术在第三代短波通信中的运用，使第三代短波通信技术的管理模式更加先进。在第三代短波通信中两种主要的工作模式：同步模式和异步模式。同步模式中有两种情况，外部同步源和无外部同步源。使用外部同步源是采用外部GPS（全球定位系统）模块来实现同步。在没有外部同步源的情况下，则需要用同步管理协议来实现时钟同步。同步模式的使用使第三步短波通信的建链速率比第二代短波通信大大提高。除短波通信的管理技术实现变革外，在第三代短波通讯中，为有效地强化短波通讯传输的质量，最大化的保障传输效果，第三代短波通信数据传输技术在进行信息传输时，可以根据信息传输的实际需求来针对性地选择信道的容量。可以说，第三代短波通信技术在保障信道传输的稳定性方面有较强的深入研究，能够最大程度地减少干扰性因素的影响。 总之，第三短波通信技术是在第二代短波通信技术的基础上，不断发展，不断变革而产生的一种新型的短波通信技术。随着科学技术的发展，第三代短波通信技术也呈现出了很多新的发展趋势。 二、第三代短波通信技术的发展趋势 第三代短波通信技术是在第二代短波通信技术的基础上发展而来的，在通信

l短波通信的发展历史及现状

l短波通信的发展历史及现状 短波通信(Short-wave Communication)，也被称为高频通信，一般指的是利用波长范围为100m到10m(相应的频率范围为3MHz 到30MHz)的电磁波的无线通信。短波的传播方式主有两种：一个为地波，另一个为天波。其中地波沿着地球表面进行传播，这种方式的传播距离主要由地表介质特性决定。因为地波的衰减随着频率的升高而增强，短波以地波方式传播时，使用常用的发射功率，短波的传播距离最多只有几百公里，所以地波不是短波通信中使用的主要传播方式。然而地波传播不需要经常改变无线通信的工作频率，但需考虑障碍物的影响，这也是其与天波传播方式不同的地方。 1901年，意大利无线电工程师马可尼在英国与纽芬兰之间(距离为3400Km)，实现了跨越整个大西洋的无线电通信。在这以后，因为无线电短波通信设备的价格低廉、便携性强、操作简单和灵活等优点，无线电短波通信迅速发展成为远距离无线通信的主要技术。从第二次世界大战开始一直到20世纪6O年代的这一段时间是短波无线通信发展的黄金时期，该技术广泛地应用于军事、广播、商业、气象等诸多领域，世界上许多国家并建立了覆盖本地区或世界性的专用通信网或公用通信网。但自从20世纪60年代以后，卫星通信等新兴远距离通信技术的出现使得短波通信的缺点越来越多地暴露出来：带宽较窄，射频频谱资源紧张，存在信道间干扰问题，易被窃听等等。相反的是，新型卫星通信技术

具有信道稳定、可靠性高、通信质量好、信道容量大等优点，许多本来是属于短波通信的重要业务逐步被卫星通信所取代。在20世纪60至7O年代，短波无线通信技术的研究与应用陷入低谷。但电子战、卫星战等战争方式的出现，使得人们发现一旦发生战争，各种通信系统都有可能被破坏，就是卫星也不能避免，如果过分依赖卫星作为中继站进行无线通信，在战时卫星一旦被摧毁，那么整个通信系统将瘫痪，后果是不堪设想的。短波自身的特点决定其是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，该技术的抗打击能力和自主通信能力超出其他通信方式，再加之卫星通信技术成本很高，而短波通信技术起点较低、价格低廉，一般的国家均能进行部署和使用。短波无线通信和卫星通信一样，都能够实现全球的通信，基于以上原因，人们对短波无线通信的发挥的作用又重新予以重视。 随着微电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，短波无线通信技术在自适应收发信机、自适应调制解调器、自适应均衡及检测、白适应天线阵等方面上取得了突破，使得短波无线通信技术有可能解决高干扰电平、衰落和多径传播等信道时变特性方面的问题，向着数字化、低误码率、高速率的方向继续发展。 2现有短波通信存在的缺陷 2．1地球电离层对短波通信的影响太阳的辐射使得地球大气层中的氮原子、氧原子失去电子，变成离子这些离子态的气体在地

短波通信概述

短波通信概述 短波通信是无线电通信的一种。波长在50米～10米之间，频率围6兆赫～30兆赫。发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通信的主要手段。由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。目前，它广泛应用于电报、、低速传真通信和广播等方面。 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三：一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比； 二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波； 三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。 近年来，短波通信技术在世界围获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。 一、短波通信的一般原理 1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。无

线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6兆赫；短波的波长为100米~10 米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： (1)地波（地表面波）传播 沿与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被吸收，很快减弱(波长越短，减弱越快)，因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。 (2)直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达

关于短波通信技术发展

关于短波通信技术发展 摘要：在经过长达数十年发展历程之后的短波通信技术，从初始的初级阶段到 现在的成熟应用，经过多年来不断的技术创新。如今已经被广泛运用于各个领域，尤其是日常及军事领域。短波通信技术具有与其他相似技术与众不同的特性，其 技术优势必将是不可比拟的，必将成为当今科学研究的热点之一。短波通信技术 发展分析，以其优异的技术特性来成为未来通信的发展趋势。 关键词：短波通信；特征；发展方向 引言：自2000年以来，科学发展飞跃式的前进，经济的快速发展带动了一系列的行业， 其中通信类行业发展更是速度惊人，科学技术作为第一生产力，通信技术顺应了市场的发展。经济的推动力下，通信行业不断地成长与发展。1925年左右，研究人员通过实验发现了电离 层和短波，短波通信具有比其他同类产品更好的机动性和顽固性在三十年前宣告加入数字通信，开启了数字通信的新纪元。当今，短波通信技术应用范围日益广泛，能力不断提高，不 断改善和强化，在数字化越来越先进的今天，数字媒介，频率扩容通信技术的不断发展，短 波通信技术不断地向更加实用性发展。 一、短波通信概述 短波通信(也称高频通信,Nigh frequency,HF)是国际上军、民最常用的基本通信手段之一,且具有明显的优势和特点。随着反卫星武器的逐步成熟,军用短波通信及其装备的地位越来越重要,装备规模很大,应用很广。 短波通信作为战略指挥通信、战役指挥通信、战术指挥通信以及协同通信的重要手段之一,在有些情况下(比如在卫星通信中断时)甚至是中、远程指挥通信的唯一手段。随着短波通 信战技性能的进一步提高,短波通信的作用地位越来越重要,主要表现在指挥通信和协同通信 两个方面。 指挥通信主要分战略通信、战役通信和战术通信三个层次,还有特殊需求的专线通信等。 指挥通信距离近至几十千米,远至数千千米。由于短波的地波和天波特性,其通信距离能满足 指挥通信对通信距离的要求。 在协同通信方面,短波通信比VHF、UHF频段电台表现出了距离上的优越性,因为飞机上天、舰艇出海时,其协同通信下不能依靠VHF、UHF解决问题,比如超低空突防的武装直升机、远程 轰炸机等,短波通信几乎是唯一的手段。 二、自适应频率 短波信道(电离层)是一种典型时变色散信道，其路径损耗、时延散布、噪声和干扰等都随 频率、地点、季节、昼夜的变化不断变化，因此，短波通信中工作频率是不能任意选择的。 统计表明，即使在夜间通信环境最坏的情况下，短波频段也有4%左右的无噪声信道，而中午约有27%的信道干扰很小或不存在干扰。所以，实时避开干扰，找出具有良好传播条件的无 噪声信道是提高短波通信质量最有效的途径。实现这一目标的关键是采用短波自适应频率技术，目前自适应频率经历了短波频率管理、2G-ALE两个成熟阶段，正向3G-ALE发展。 2.1频率管理系统 短波频率管理系统是在一定区域内组成频率管理网格，在短波范围内测量和分析各种信 道参数和干扰分布，根据综合分析和计算结果，得到通信质量优劣的频率排序表，统一分配 给区域内各短波通信用户，使用户在最佳工作频率上的建立通信链路。短波频率管理实质是 对区域内的用户提供实时频率预报，采用的技术称为实时信道估值RTCE(Real Time Channel Evaluation)技术。频率管理系统的特点是通信与探测分离，探测设备昂贵，这一发展过程也 称为短波自适应技术的1G-ALE阶段。 2.2 2G-ALE通信系统 20世纪80年代中期，出现了在通信系统中直接采用RTCE技术，对短波信道进行探测、 评估和通信一并完成的短波自适应电台。这种电台能够实时选择出最佳的短波通信信道，使 得短波工作频率随信道条件变化而改变，确保了通信始终在质量最佳的信道上进行。2G-ALE 通信系统具备如下功能：

短波通信发展趋势及策略

短波通信发展趋势及策略 摘要：短波通信在通信领域具有其它通信手段无法替代的地位。本文分析了信息化时代对短波通信提出的需求及其发展趋势，针对目前短波通信存在的问题，提出了相应的解决思路。 关键词：短波通信发展需求发展趋势发展策略 短波通信是指利用波长为100m～10m(频率为3～30MHz)的电磁波进行的无线电通信。它主要是利用电离层反射进行数千乃至上万公里的远距离通信。由于电离层是一种典型的时变传输媒介，存在着瑞利衰落、多径效应、多普勒频移等复杂时变因素,使接收端的码元在时间上展宽，包络发生畸变，严重地影响短波通信的质量，甚至会造成通信中断。以这样的信道条件进行数据通信，为了保证对误码率的要求，其传输速率必然有限。在很长一段时期内，短波信道数据传输速率不超过200ｂ/ｓ。同时，短波信道是带宽受限的信道，射频频谱非常拥挤，信道间互相干扰严重。上世纪六十年代卫星通信问世后，短波通信一度处于发展低潮［1］。八十年代以后，短波通信在电波传播研究、频率自适应通信、中高速数据通信、组网通信、自适应跳频及近垂直入射天波通信等方面都取得了重大突破，短波通信方式存在的许多问题和缺点得到克服和改进；随着微型计算机、移动通信和微电子技术的迅猛发展，人们利用微处理器、数字信号处理（DSP），不断提高短波通信的质量和数据传输速率，使现代短波通信重新焕发青春。世界各国近年来又加紧了对短波通信技术的研究，竞相推出和装备各种短波自适应和跳频电台，我国也研制出了短波自适应通信系统、频率管理预报系统、跳频系列电台。 本文从信息时代对短波通信的需求入手，结合短波通信发展的现状及趋势，对我国的短波通信发展策略提出相应的建议。 一、未来信息时代对短波通信发展提出了新的需求 现代通信的特点是高度信息化。信息化对通信系统提出了越来越高的要求。新型通信设备总的发展趋势是集成化、数字化、一体化与网络化，数据和图像将发展成为未来通信的主要业务。无线电通信业务的飞速发展、电磁环境将进一步恶化，作为无线电通信重要手段之一的短波通信，至少应该满足以下几个方面的需求： （一）远距离通信。正是由于短波通信仅需较小的功率就可以实现远距通信，而且设备简单，成本低廉，建立迅速，机动灵活，更重要的是因为它有不易被摧毁的“中继站”——电离层，所以它比卫星通信等其它通信方式能更好地满足某些业务对远距离通信的需求。但是，由于电磁密度的增加，使得远距离通信对电台功率的要求越来越大，而此举又使得电磁环境进一步恶化。在人为电磁干扰日益增大的今天，以较少代价实现远距离和超远距离的通信是短波通信的优势，也是它要解决的问题。 （二）可靠通信。由于电离层反射、多径衰落、传播损耗、可用频率范围、电离层不规则性、电离层骚动、电离层倾斜、波导传播和散射传播等方面随机特性的存在，获得可靠的通信质量一直是短波通信追求的目标。 （三）大容量/高速通信。传统短波通信难以崛起的一个重要原因,就是短波信道容量小,其电报速率很低(不超过200波特b／s）。这不仅无法传送数字语音和数字图像,就是传报也远远满足不了实际需求。为了适应数据通信业务及数字保密话迅速增长的需求，在短波通信的新近发展中，采取了一些有效抗衰落和抗多径(通常指抗码元串扰) 的技术措施，使系统的误码率可达10－5～10－6。 （四）组网通信。采用网络式通信，一方面可增加通信链路的抗毁性及顽存性；另一方面，可在网内选用最佳链路，克服由于电离层随经纬度变化而使单条链路质量很差的影响。组网通信已成为短波通信克服信道不稳定的又一种有效技术。此外,计算机网络的迅速蔓延,必将使短波信道成为其无线传输媒体之一。由于高性能的短波电台、Modem和网络入口设备的应用,在网络无处不在的新世纪,短波将与卫星、激光等无线信道同光纤等有线信道一起在计算机网络四通八达的通信子网中扮演重要角色。 （五）抗干扰通信。由于短波通信保密(或隐蔽)性不强，抗干扰能力差，以及现代电磁环境的特点和规律，短波通信应该具有在不同电磁环境中的生存能力，以及抗干扰等能力。 二、短波通信新技术发展趋势

短波通信发展综述复习过程

短波通信发展综述 邹光辉 短波通信又称高频（HF）通信，使用频率范围为3-30MHZ，主要利 用天波经电离层反射后，无需建立中继站即可实现远距离通信。同时由于电离层的不可摧毁特性，短波通信始终是军事指挥的重要手段之 一。由于短波通信在军事通信上的不可替代性，从20 世纪80 年代初,短波通信进入了复兴和发展的新时期。许多国家加速了对短波、超短波通信技术的研究与开发，推出了许多性能优良的设备和系统。短波通信再次占领一定的地位, 随着技术的进步, 对于通信的一些缺点, 不少已找到克服和改进的办法。短波通信的可靠性、稳定性、通信质量和通信速率都已提高了一个新水平。 一、由单一自适应技术向全自适应技术方向发展 短波通信存在着短波信道的时变色散特性和高电平干扰的弱点。因此, 为了提高短波通信的质量, 最根本的途径是“实时地避开干扰找出具有良好传播条件的无噪声信道”。完成这一任务的关键是采用自适应技术。所谓自适应, 就是能够连续测量信号和系统变化, 自动改变系统结构和参数, 使系统能自适应环境的变化和抵御人为干扰。因此短波自适应的含义很广。现已发展的自适应技术有自适应选频与信道建立技术、功率自适应技术、传输速率自适应技术、自适应调制解调技术、自适应分集技术、自

适应信道均衡及辨识技术、自适应编码技术、自适应调零天线技术。 传统意义上的自适应主要是指频率自适应, 是以事实信道估值为基础, 采用自动链路建立和链路质量分析技术, 因此也称为实时选频技术。在未来信息时代, 网络数据通信将成为主要的通信方式, 但是单一的频率自适应还无法满足网络数据通信的要求, 由于短波通信中各种新技术的出现, 特别是分组交换和各种自适应短波通信技术的发展, 为短波数据网的发展打下了基础, 频率自适应技术可与其他自适应功能综合构成全自适应短波通信系统。未来通信的需求促进了短波自适应通信系统正向全自适应技术的方向发展。 二、由窄带低速数据通信向宽带高速数据通信发展 针对短波通信存在的保密（或隐蔽）性不强、抗干扰能力差的弱点以及电磁环境的特点和规律, 为了提高短波通信干扰能力,发展起来了短波通信电子防御技术。这类技术以短波扩频通信技术为主体, 包括短波自适应跳频技术、短波直接序列扩频技术等。传统的绝大多数短波跳频电台都是传输模拟话音的模拟跳频电台, 此类短波跳频电台在技术上存在话音质量差、通信距离短、跳数低（通常为几十跳）等问题, 而且几乎都是窄带跳频。为提高抗干扰能力, 一方面必须提高跳频速率, 另一方面可以增加信号带宽, 使信号淹没于噪声之中。通常采取纠错、交织、加密等措施, 但与此同时, 又会使信息的有效传输速率降低。

短波通信原理

短波通信原理 尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘太，还在快速发展。其原因主要有三： 一、短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比； 二、在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波； 三、与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。 近年来，短波通信技术在世界范围内获得了长足进步。这些技术成果理应被中国这样的短波通信大国所用。用现代化的短波设备改造和充实我国各个重要领域的无线通信网，使之更加先进和有效，满足新时代各项工作的需要，无疑是非常有意义的。 这里简要介绍短波通信的一般概念，优化短波通信的经验，以及一些热门的新技术。1、短波通信的一般原理 1.1.无线电波传播 无线电广播、无线电通信、卫星、雷达等都依靠无线电波的传播来实现。 无线电波一般指波长由100,000米到0.75毫米的电磁波。根据电磁波传播的特性，又分为超长波、长波、中波、短波、超短波等若干波段，其中：超长波的波长为100,000米~10,000米，频率3~30千赫；长波的波长为10,000米~1,000米，频率30~300千赫；中波的波长为1,000米~100米，频率300千赫~1.6兆赫；短波的波长为100米~10米，频率为1.6~30兆赫；超短波的波长为10米~1毫米，频率为30~300,000兆赫（注：波长在1米以下的超短波又称为微波）。频率与波长的关系为：频率=光速／波长。 电波在各种媒介质及其分界面上传播的过程中，由于反射、折射、散射及绕射，其传播方向经历各种变化，由于扩散和媒介质的吸收，其场强不断减弱。为使接收点有足够的场强，必须掌握电波传播的途径、特点和规律，才能达到良好的通信效果。 常见的传播方式有： 地波（地表面波）传播 沿大地与空气的分界面传播的电波叫地表面波，简称地波。地波的传播途径如图1.1 所示。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中，由于能量逐渐被大地吸收，很快减弱（波长越短，减弱越快），因而传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号，都是利用地波传播的。短波近距离通信也利用地波传播。直射波传播 直射波又称为空间波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波通信就是利用直射波传播的。 在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。 限制直射波通信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天线要求尽量高架。 天波传播 天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。