1引言

衛(wèi)星通信和短波通信是兩種常用的遠(yuǎn)距離無線通信手段。但是，衛(wèi)星通信容易被干擾或阻塞，容易被摧毀而失去通信能力。而短波通信具有設(shè)備簡單、架設(shè)方便、抗毀能力強等優(yōu)點。這使得短波通信長期以來一直受到廣泛關(guān)注［1－2］。短波的天波傳輸信道是一種時變多徑衰落信道［1］。其多徑延遲為2～8ms，多普勒擴展為0.01Hz～10Hz。在高緯度的電離層信道甚至達(dá)到13ms的多徑延遲和73Hz的多普勒擴展。隨著無線通信的基帶信號處理能力提高，短波數(shù)據(jù)傳輸率得到了大幅度提高，加拿大CRC首次在3kHz信道帶寬內(nèi)實現(xiàn)了9600bps的短波數(shù)據(jù)傳輸率。隨后，由美國Harris公司、法國Thomson公司、德國的Daimler－Chrysler等都在高速短波數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域做了許多有意義工作［2］。短波的波形設(shè)計有兩種實現(xiàn)方式:串行調(diào)制解調(diào)器和并行多音調(diào)制解調(diào)器。目前為止，無論是串行還是并行調(diào)制解調(diào)器，都能夠在3kHz帶寬內(nèi)支持編碼的9600bps、無編碼的16kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率［3］。但是，在信噪比(SNR)小于25dB時，無編碼的調(diào)制解調(diào)器呈現(xiàn)較高的誤碼率(高于10－2)。因此，仍有必要在時變多徑衰落短波信道中，在并行和串行兩種調(diào)制方式中尋找新的發(fā)射波形和新的編碼方式，設(shè)計低功耗、高數(shù)據(jù)傳輸率、低誤碼率的短波波形。本文首先分析了用于性能仿真分析的短波信道模型，其次，基于空時編碼技術(shù)和OFDM技術(shù)提出了一種新型短波通信系統(tǒng)設(shè)計方法，最后給出了系統(tǒng)性能仿真和本文結(jié)論。

2短波信道模型

眾所周知，Watterson電離層散射模型有效地表征了短波窄帶信道［3］。如圖1所示，在離散時域上，短波信道表示為一個抽頭延遲線模型，各抽頭系數(shù)Gi是統(tǒng)計獨立、具有高斯形狀Doppler功率譜的復(fù)Rayleigh衰落過程。本文在CCIR差短波信道條件下進(jìn)行了計算機仿真。信道多徑時延為2ms或者5ms，兩條路徑的抽頭系數(shù)為統(tǒng)計獨立，其多普勒擴展為1Hz或者5Hz。抽頭系數(shù)可以由高斯白噪聲通過一個低通濾波器生成。圖2和圖3給出了觀察時間周期為40秒，衰落為0．1Hz和0．5Hz的短波信道的兩條多徑信道增益變化情況。可以看到，在相同時間周期內(nèi)，衰落為0．5Hz的短波信道比0．1Hz短波信道的變化更為劇烈。

3短波MIMO－OFDM系統(tǒng)

短波天波傳輸信道是一個時變多徑傳輸信道，因此，高速短波波形設(shè)計面臨許多挑戰(zhàn)。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)將多徑衰落信道轉(zhuǎn)化為多個并行平坦衰落信道，通過引入循環(huán)前綴(CP)技術(shù)，有效地克服多徑衰落信道在高速應(yīng)用中存在的嚴(yán)重符號間干擾(ISI)問題，從而使系統(tǒng)均衡變得簡單。OFDM技術(shù)已經(jīng)運用到短波信道上，用以實現(xiàn)高速并行調(diào)制解調(diào)器，如:英國Racal設(shè)計的一種適用于短波NVIS信道的并行調(diào)制解調(diào)器，在3kHz帶寬上實現(xiàn)了無編碼最高傳輸速率16kbps;法國Thomson設(shè)計的編碼最高數(shù)據(jù)傳輸速率9600bps的并行調(diào)制解調(diào)器。空時編碼(STC)技術(shù)采用多天線進(jìn)行信號發(fā)射，通過對多個發(fā)射信號在時域、空域進(jìn)行聯(lián)合編碼，從而使采用這一技術(shù)的無線通信系統(tǒng)在存在大量散射的無線環(huán)境中獲得額外的發(fā)射分集增益，增加系統(tǒng)抗衰落能力。

1短波通信技術(shù)概述

短波通信技術(shù)是利用短波頻率實現(xiàn)無線電通信，1.5~30MHz范圍內(nèi)是短波通信技術(shù)的頻段范圍。短波通信使用便利，不需要部署大范圍的有線資源便可以實現(xiàn)實時通信。短波通信的設(shè)備簡單易于維護(hù)，不會受到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的制約，因此無論是在軍事領(lǐng)域或者民事領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。短波通信技術(shù)最大的不足之處在于容易受到大氣層中電離層的干擾，出現(xiàn)延時、信號衰弱的現(xiàn)象。為了解決這一問題，就需要采取多種抗干擾技術(shù)，提高短波通信技術(shù)的抗干擾能力，保障短波通信技術(shù)的通信質(zhì)量。

2短波通信主要抗干擾技術(shù)

2.1自適應(yīng)技術(shù)。自適應(yīng)技術(shù)是短波通信技術(shù)中最常見抗干擾技術(shù)，這一技術(shù)通過對系統(tǒng)中的各項參數(shù)以及結(jié)構(gòu)性一定的調(diào)整，從而實現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及對外界干擾的抵御能力。自適應(yīng)技術(shù)在應(yīng)用的過程中可以實時對短波通信的質(zhì)量進(jìn)行掃描分析。當(dāng)對方的呼叫信號或者LQA發(fā)出探測命令后，自適應(yīng)技術(shù)可以為短波通信信號自動選擇適宜的頻率，建立起相應(yīng)的鏈路。自適應(yīng)技術(shù)的智能化程度較高，可以實時監(jiān)測外界環(huán)境，例如外界的溫度、地理位置以及氣候狀況等，根據(jù)實際情況自主切換頻道信號，降低外部環(huán)境對短波通信技術(shù)的干擾。2.2跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)指的就是通過不斷地變換短波。通信的信號頻率來避免干擾信號的技術(shù)，這一技術(shù)由于其自動化程度也相對較高，得到了廣泛的應(yīng)用。跳頻技術(shù)可以根據(jù)短波通信信號受到干擾的程度來實時變換信號頻率，從而使短波通信持續(xù)保持良好的通信狀態(tài)，保障通信質(zhì)量。通過跳頻技術(shù)，結(jié)合實際受到的干擾程度，不斷地刪除已受干擾的頻率，保證高質(zhì)量的通信傳輸，滿足不同領(lǐng)域的需求。2.3差錯控制技術(shù)。短波通信技術(shù)容易受到外界因素的干擾，因此發(fā)生信息傳送錯誤的情況不可避免，數(shù)據(jù)的傳輸中也會出現(xiàn)丟失、出錯的狀況。為了解決這一問題，可以采用差錯控制技術(shù)。差錯控制技術(shù)主要分為三個方面，分別是自動重發(fā)請求、前向糾錯以及混合糾錯。如果接受信息方收到了錯誤的信息，差錯控制技術(shù)將會自動向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)出錯問題，發(fā)送方接到該信息后將會自動重新發(fā)送數(shù)據(jù)信息。前向糾錯技術(shù)可以對接收方發(fā)送接收的錯誤數(shù)據(jù)包進(jìn)行改正。混合糾錯技術(shù)結(jié)合了自動發(fā)送請求以及前向糾錯兩種技術(shù)的優(yōu)勢。如果錯誤因素較少且獲得了錯誤碼元，則可以使用前向糾錯技術(shù)，如果錯誤較多且無法獲取錯誤碼元，將使用自動重發(fā)技術(shù)。通過差錯控制技術(shù)大大保障了短波通信技術(shù)的正確性以及完整性。2.4分集技術(shù)。短波通信技術(shù)通信環(huán)境較為復(fù)雜，通信通道的使用狀況較為密集，不同通道的衰落情況互不相同，當(dāng)某些信號通道保留有較強的信號時，可以從多徑信號中選擇兩個以及兩個以上的信號進(jìn)行組合，從而增強信號強度，這種技術(shù)就稱為分集技術(shù)。分集技術(shù)主要用來補償信號衰弱比較嚴(yán)重的情況。該技術(shù)通過使用兩個或者較多的接收天線來實現(xiàn)，類似于均衡器的原理。分集技術(shù)不增強傳輸功率，不改變傳輸?shù)膸挘岣吡藷o線通信信道的傳輸質(zhì)量。分級通道收集了多個不同時間、不同功率、不同空間的信道信息，接收到相同信息的多個副本，接收機使用這些副本包含的信息，在恢復(fù)成原有信號。當(dāng)處于噪聲受限的情況時，發(fā)射機只有采用較高的功率，才能保障信道通道較差時的信號鏈接，而采用分集技術(shù)，可以解決這一問題。

3短波通信抗干擾技術(shù)的應(yīng)用

3.1自適應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用，需要對短波通信的整體框架給予綜合考慮，以便更好的了解其應(yīng)用功能。在信息化背景下，短波通信具備非常廣闊的調(diào)整空間和應(yīng)用條件，其可以實現(xiàn)不同自適應(yīng)技術(shù)和軟件技術(shù)的有效融合，以更好的發(fā)揮其其自適應(yīng)功能。比如在工作的過程中，該技術(shù)會定時對短波通信的鏈路質(zhì)量進(jìn)行分析思考，它會在多個信道上進(jìn)行掃描分析，會自動為自動選擇合適的頻率來建立鏈路，這可以滿足通信業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓ぷ鳌Ｔ谔鞖狻⒔?jīng)緯度以及太陽離子等因素的影響下會自動進(jìn)行優(yōu)化，將傳輸信道進(jìn)行切換從而保障短波通信的抗干擾能力。3.2跳頻技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)具體環(huán)境來應(yīng)用跳頻作業(yè)，可以更好的滿足短波通信需求，在實際應(yīng)用過程中，可以借助線性動力學(xué)混沌理論來進(jìn)一步發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，并通過跳頻技術(shù)和非線性動力學(xué)混沌理論的有效融合，更好的提高其使用價值，以確保跳頻碼序列的有效性。比如在實際工作之中受到了干擾，該技術(shù)可以實時動態(tài)修改頻率表來使其工作在一個較寬的頻率內(nèi)，它可以解決多途徑或者是衰落的通信問題。3.3差錯控制技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用主要是在前向糾錯技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其是差錯控制技術(shù)的核心部分，在應(yīng)用該技術(shù)時，還需要對前向糾錯技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，可以通過加密技術(shù)來提高前向糾錯技術(shù)的功能，強化信號傳輸?shù)男剩嵘滩ㄍㄐ刨|(zhì)量。比如接收方收到的數(shù)據(jù)存在問題時，可以向發(fā)送端反饋問題，發(fā)送方在接到反饋通知后自動重發(fā)請求來解決問題。如果存在的錯誤比較少可以采用前向糾錯，錯誤多則需要使用自動重發(fā)。3.4分集技術(shù)的應(yīng)用。該技術(shù)應(yīng)用過程中需要了解和掌握短波通信的調(diào)整的空間和余地，并選擇針對性的加強信號來有效提高分集技術(shù)的抗干擾能力，實現(xiàn)分集技術(shù)的有效應(yīng)用。分級技術(shù)是通過補償衰落信號的消耗采取的技術(shù)，它可以通過兩個或者更多的接收天線來實現(xiàn)目標(biāo)。該種技術(shù)和均衡器是相似的，分集技術(shù)是在不增加傳輸功率和寬帶的基礎(chǔ)上對無線信號的通信信道的質(zhì)量進(jìn)行改善，這可以保障工作的順利開展。

應(yīng)用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m,頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信,實際上,為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點,其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特征,長期以來,短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一,一直被廣泛地應(yīng)用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門,用以傳送圖像、數(shù)據(jù)、語言、文字等信息。同時,它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎(chǔ),盡管目前無線通信新技術(shù)不斷涌現(xiàn),短波通信有逐漸退出通信領(lǐng)域的趨向,但是自身所擁有的優(yōu)勢和優(yōu)點并不能被完全取代,在國際通信、防汛救災(zāi)、海難救援及軍事等領(lǐng)域依然發(fā)揮著重要功能。

1.短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質(zhì)為無線電波,主要用于地面和飛機間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種摘要:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟?它沿著半導(dǎo)電性質(zhì)和起伏不平的地表面進(jìn)行傳播,一方面使電波的場結(jié)構(gòu)不同于自由空間傳播的情況而發(fā)生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質(zhì)中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現(xiàn)球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進(jìn)行。

1.2天波。天波是經(jīng)過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現(xiàn)長距離的傳播,短波信號由天線發(fā)出后,經(jīng)電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達(dá)到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應(yīng)等因素,都會造成信號的畸變和弱化,影響短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是從發(fā)射天線到接收天線之間,不經(jīng)過任何發(fā)射,直接到達(dá),電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。由于民航中,飛機大多數(shù)時間都是在飛行,所以有些時候地、空之間的短波通信,實際上是可以靠直接波完成的。

1短波通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

1.1語音編碼技術(shù)

因為在傳輸?shù)倪^程中，參量編碼只是對語音的特征參數(shù)進(jìn)行傳輸，因此所需要的傳輸速率比較低，但是它的語音傳輸質(zhì)量只能達(dá)到中等的水平，加之實現(xiàn)起來比較復(fù)雜，因此，在對通話質(zhì)量要求特別高的情況下就不太適用。近些年，伴隨著參量編碼復(fù)雜度的降低以及微處理器計算能力的不斷提高，目前對于低速率的語音編碼通常都是采用參量編碼的方式來實現(xiàn)的。

1.2高速數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)

調(diào)制調(diào)節(jié)技術(shù)的目的就是為了方便信息在模擬信號與數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換。調(diào)制調(diào)節(jié)技術(shù)的優(yōu)劣對于通信系統(tǒng)的性能有著極大的影響，目前調(diào)制調(diào)節(jié)技術(shù)主要有并行和串行兩種傳輸體制。串行體制通過提高碼元速率和調(diào)制維數(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率，并行體制的主要發(fā)展方向是多載波正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制技術(shù)。

1.3差錯控制技術(shù)

應(yīng)用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m,頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信,實際上,為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點,其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特點,長期以來,短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一,一直被廣泛地應(yīng)用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門,用以傳送圖像、數(shù)據(jù)、語言、文字等信息。同時,它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎(chǔ),盡管目前無線通信新技術(shù)不斷涌現(xiàn),短波通信有逐漸退出通信領(lǐng)域的趨勢,但是自身所擁有的優(yōu)勢和長處并不能被完全取代,在國際通信、防汛救災(zāi)、海難救援及軍事等領(lǐng)域依然發(fā)揮著重要作用。

1.短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質(zhì)為無線電波,主要用于地面與飛機間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟?它沿著半導(dǎo)電性質(zhì)和起伏不平的地表面進(jìn)行傳播,一方面使電波的場結(jié)構(gòu)不同于自由空間傳播的情況而發(fā)生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質(zhì)中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現(xiàn)球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進(jìn)行。

1.2天波。天波是經(jīng)過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現(xiàn)長距離的傳播,短波信號由天線發(fā)出后,經(jīng)電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達(dá)到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應(yīng)等因素,都會造成信號的畸變與弱化,影響短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是從發(fā)射天線到接收天線之間,不經(jīng)過任何發(fā)射,直接到達(dá),電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。由于民航中,飛機大多數(shù)時間都是在飛行,所以有些時候地、空之間的短波通信,實際上是可以靠直接波完成的。

關(guān)鍵詞：短波通信；民航；短波地面站；數(shù)據(jù)鏈

摘要：短波通信由于其天波傳播特性，在通信領(lǐng)域具有其它通信手段無法替代的地位，特別是在民用航空地空通信中，短波通信對于航線覆蓋與極地飛行，起著重要的保障作用。文章介紹了短波的傳播方式與通信特點，并就短波通信在民用航空中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。

應(yīng)用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m，頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信，實際上，為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點，其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特點，長期以來，短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一，一直被廣泛地應(yīng)用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門，用以傳送圖像、數(shù)據(jù)、語言、文字等信息。同時，它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎(chǔ)，盡管目前無線通信新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，短波通信有逐漸退出通信領(lǐng)域的趨勢，但是自身所擁有的優(yōu)勢和長處并不能被完全取代，在國際通信、防汛救災(zāi)、海難救援及軍事等領(lǐng)域依然發(fā)揮著重要作用。

一、短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質(zhì)為無線電波，主要用于地面與飛機間的通信，其通信傳播方式主要有以下三種：

1.1地面波。地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟ǎ刂雽?dǎo)電性質(zhì)和起伏不平的地表面進(jìn)行傳播，一方面使電波的場結(jié)構(gòu)不同于自由空間傳播的情況而發(fā)生變化并引起電波吸收，另一方面使電波不像在均勻媒質(zhì)中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播，而是由于地球表面呈現(xiàn)球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進(jìn)行。

摘要：針對短波無線通信的特點，分析了其天波和地波的傳播原理和特征，其易受多路徑、多普勒效應(yīng)和衰減影響。為提升短波信道質(zhì)量，文中重點介紹了Turbo編譯碼結(jié)構(gòu)，利用RS碼在突發(fā)差錯方面的較強校正能力，將其與Turbo碼相結(jié)合，提出基于RS-Turbo級聯(lián)碼的糾錯算法，將其應(yīng)用于短波編譯碼和糾錯技術(shù)中，達(dá)到降低短波通信誤碼率的目的。

關(guān)鍵詞:短波；信道；誤碼糾錯；編譯

1短波傳輸原理

短波一般是指頻率在3~30MHz的頻段，其波長一般在10~100米，是應(yīng)用最廣的無線通信技術(shù)之一。隨著短波應(yīng)用的推廣，短波的頻段已被擴展至1.5~30MHz。短波傳播過程中進(jìn)故宮電離層的反射，發(fā)射到較遠(yuǎn)距離的接收端，其傳播特點適應(yīng)于遠(yuǎn)距離的無線通信。由于電離層受多種復(fù)雜環(huán)境因素影響，其特性會隨著時間發(fā)生變化，電離層特性具有時變性，會對短波傳輸產(chǎn)生不穩(wěn)定的干擾，從而導(dǎo)致短波傳輸?shù)姆€(wěn)定性較差，傳播過程中會產(chǎn)生較大的噪聲干擾。為提升短波信號傳播質(zhì)量，出現(xiàn)了一些新的信號質(zhì)量改善技術(shù)，例如信道編碼技術(shù)、擴頻技術(shù)等。由于短波傳輸具有很強的抗毀能力，且系統(tǒng)建設(shè)成本低，仍然是一種不可被完全替代的通信手段。短波的傳播途徑主要分為兩種，分別是天波和地波。其中，天波是主要傳播途徑，主要是利用天線發(fā)射后，首先到達(dá)電離層，通過電離層的發(fā)射后回到地面，也有可能從地面重新發(fā)射，通過地面和電離層多次的發(fā)射后，信號傳輸至數(shù)千公里之外。但是由于天波具有時變性，其傳播路徑不穩(wěn)定，當(dāng)天氣條件發(fā)生變化時會對信號傳播產(chǎn)生干擾。由傳播路徑不同和電離層中電子密度發(fā)生變化，均會造成信號質(zhì)量的下降，從而導(dǎo)致接收端的接收信號質(zhì)量收到影響。天波的信號傳播過程如圖1所示。短波的另外一種傳播路徑是地波，地波主要沿著大地表面進(jìn)行傳播，由于水泥地面、建筑、山石、海水等地面介質(zhì)的影響，不同介質(zhì)將導(dǎo)致短波傳輸距離的不同。一般導(dǎo)電性能較差的介質(zhì)將導(dǎo)致短波傳輸?shù)膿p失較大，通信傳輸距離較短，例如沙石地面。反之，導(dǎo)電較好的介質(zhì)其電波傳輸過程中損失較小，通信傳輸距離也較長，利于水介質(zhì)，一般通信距離可長達(dá)幾十公里。但地波傳輸距離與天波相比要短很多，另外受樓宇和樹木的遮擋，也會造成電波的損失，一般電波發(fā)射天線需要架設(shè)在較高的位置，以提升傳播距離。地波傳播路徑過程如圖2所示。

2糾錯控制編碼技術(shù)

糾錯控制編碼技術(shù)是在發(fā)送序列上附件一部分冗余序列，當(dāng)接收端接收到序列后，如果發(fā)生的錯誤碼在糾錯編碼的范圍內(nèi)，可以利用冗余序列對錯誤進(jìn)行糾正。其中，BCH碼能夠?qū)崿F(xiàn)對多個錯碼進(jìn)行糾正，是線性分組碼中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。另外，Turbo碼具有良好的糾錯性能，與香濃卷積碼性能相接近，但Turbo碼也存在不足之處，當(dāng)發(fā)生錯誤平層現(xiàn)象時，無法進(jìn)一步降低誤碼率，誤碼率將保持在一定區(qū)間內(nèi)。RS碼編碼具有結(jié)構(gòu)簡單、譯碼算法完備、較強的糾錯能力等優(yōu)勢。可對Turbo和RS碼進(jìn)行級聯(lián)應(yīng)用，將錯誤比特變換為突發(fā)錯誤，利用RS碼可以實現(xiàn)對突發(fā)錯誤的糾正。RS碼屬于前向糾錯形式的信道碼，屬于非二進(jìn)制碼，時BCH碼中的一種特殊形式碼。RS碼在突發(fā)差錯校正方面的能力尤為突出，在實際工程中得到廣泛應(yīng)用，在無線通信和數(shù)據(jù)存儲技術(shù)中均獲得應(yīng)用。RS碼的譯碼分為兩類，一類為硬判決譯碼，另一類為軟判決譯碼。在兩類譯碼方法中包含了多種譯碼算法。其中，硬判決譯碼的研究和應(yīng)用相對成熟，但該方法未能充分應(yīng)用信號中的“軟信息”，其譯碼性能由一定的損失。硬判決譯碼過程主要分了四個步驟，第一是求出校正因子，第二是對錯誤位置多項式進(jìn)行求解，第三是對估值函數(shù)進(jìn)行求解，最后是求出錯誤的位置和錯誤數(shù)據(jù)，完成糾錯。軟判決譯碼方法可以分為多種算法，其中包括Forney提出的GMD算法，該算法基礎(chǔ)上又衍生出Chase算法[5]。Sundan提出了一種基于代數(shù)序列的軟譯碼算法，其與硬判決譯碼算法相比性能更優(yōu)，。Koetter提出的KV算法為RS碼開拓了一個新的研究方向，該算法具有良好性能，對重數(shù)矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將內(nèi)插值轉(zhuǎn)換為可信度信息，對初始多項式進(jìn)行了改進(jìn)，是算法表現(xiàn)出良好的性能，但該算法結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。BM算法是目前應(yīng)用較為廣泛的算法，其結(jié)構(gòu)簡單，且對場景適應(yīng)能力強，本文采用BM硬判決譯碼算法作為RS碼的譯碼算法。

論文關(guān)鍵詞:短波通信；民航；短波地面站；數(shù)據(jù)鏈

論文摘要:短波通信由于其天波傳播特性，在通信領(lǐng)域具有其它通信手段無法替代的地位，特別是在民用航空地空通信中，短波通信對于航線覆蓋與極地飛行，起著重要的保障作用。文章介紹了短波的傳播方式與通信特點，并就短波通信在民用航空中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。

應(yīng)用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m，頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信，實際上，為了充分利用短波近距離通信的優(yōu)點，其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特點，長期以來，短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一，一直被廣泛地應(yīng)用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門，用以傳送圖像、數(shù)據(jù)、語言、文字等信息。同時，它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎(chǔ)，盡管目前無線通信新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，短波通信有逐漸退出通信領(lǐng)域的趨勢，但是自身所擁有的優(yōu)勢和長處并不能被完全取代，在國際通信、防汛救災(zāi)、海難救援及軍事等領(lǐng)域依然發(fā)揮著重要作用。

一、短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質(zhì)為無線電波，主要用于地面與飛機間的通信，其通信傳播方式主要有以下三種:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟ǎ刂雽?dǎo)電性質(zhì)和起伏不平的地表面進(jìn)行傳播，一方面使電波的場結(jié)構(gòu)不同于自由空間傳播的情況而發(fā)生變化并引起電波吸收，另一方面使電波不像在均勻媒質(zhì)中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播，而是由于地球表面呈現(xiàn)球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進(jìn)行。

1基本資源分析

1.1探測資源

短波通訊系統(tǒng)在進(jìn)行信息的傳遞過程中依賴于電磁波，通過天波的傳播完成信息的交流，而在傳播的過程中，電磁波會受到諸多環(huán)境因素的影響，其中包括認(rèn)為因素以及自然因素，但是傳播影響因素中最主要的為電離層參數(shù)。日夜交替以及太陽活動的影響都會對電離層參數(shù)造成影響，即控制點以及傳播反射點的電離層參數(shù)會發(fā)生巨大的變化，雖然該種變化依照時間具有一定的規(guī)律，但是人們?nèi)耘f無法預(yù)料其隨機起伏。為了能夠使得該種變化盡可能的為人們所控制了解，從而更準(zhǔn)確地對電離層變化參數(shù)予以預(yù)報，以此確定其對通訊電路影響，電離層探測環(huán)節(jié)是頻率控制系統(tǒng)的必須組成。在短波通訊系統(tǒng)的頻率管理系統(tǒng)中，探測資源的主要依據(jù)來自于電離層觀測網(wǎng)絡(luò)，包括垂測站、斜測站、斜向返回探測站和Chirp探測站等。

1.2軟件資源

在頻率管理中，軟件資源在整個管理系統(tǒng)中以及輔助決策的過程中數(shù)據(jù)重要資源，通過軟件資源能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)接口功能以及人機交互功能，作為將系統(tǒng)內(nèi)部資源以及通訊網(wǎng)絡(luò)外部資源進(jìn)行整合連接的重要紐帶，在頻率管理系統(tǒng)中，軟件資源發(fā)揮了重要作用。系統(tǒng)所使用的軟件資源主要包括通訊頻率決策、電磁兼容分析以及點播傳播計算、頻率預(yù)報等軟件，其中頻率預(yù)報依照頻率的不同還分為中長期預(yù)報軟件以及實時預(yù)報軟件和短期預(yù)報軟件等。

1.3數(shù)據(jù)資源

1計算機在廣播短波發(fā)射中的應(yīng)用概況

1.1計算機技術(shù)。在大數(shù)據(jù)時代背景下，計算機技術(shù)已被廣泛地運用于各行各業(yè)，不斷促進(jìn)著社會自動化和信息化水平的提高，比如目前各個行業(yè)都會裝有自動化監(jiān)控功能系統(tǒng)，計算機技術(shù)可以說是功不可沒。而且計算機技術(shù)在發(fā)展過程中追求卓越，不斷實現(xiàn)自動化監(jiān)控的顯性化、智能化，力求滿足當(dāng)今高速發(fā)展的各行各業(yè)業(yè)務(wù)需求。1.2廣播短波發(fā)射。在傳統(tǒng)的短波廣播發(fā)射過程中，一方面發(fā)射細(xì)節(jié)不能完全掌握，另一方面會存在這樣那樣的突發(fā)情況，無疑給廣播發(fā)射工作帶來了很大影響，對短波廣播發(fā)射實行全程監(jiān)控一直是廣播技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的難點所在。而如今隨著社會的不斷進(jìn)步，信息科技也在飛速發(fā)展，利用計算機技術(shù)可以對廣播發(fā)射內(nèi)部的分層結(jié)構(gòu)、發(fā)射機的運行時間、信號發(fā)射的差異性等均能進(jìn)行有效控制，從根本上提高了廣播短波發(fā)射效率。1.3有效利用計算機。近年來，無論是計算機技術(shù)還是廣播電視行業(yè)都在迅速發(fā)展，其中短波廣播發(fā)射的應(yīng)用也愈加普遍，因此可將計算機技術(shù)科學(xué)有效地應(yīng)用于廣播發(fā)射中。監(jiān)控軟件包含了眾多設(shè)備，如監(jiān)視器、主機、采集系統(tǒng)、信源切換及安防系統(tǒng)等，正是由于各個設(shè)備間互相聯(lián)系，才能實現(xiàn)對短波廣播發(fā)射的每一環(huán)節(jié)的監(jiān)控管理，不僅達(dá)到了信息共享的目的，也實現(xiàn)了自動化控制，可謂一舉兩得。

2計算機在廣播短波發(fā)射中具體應(yīng)用

2.1自動監(jiān)測程序。首先，所謂自動監(jiān)測程序是短波廣播發(fā)射的重要組成部分，工作程序主要有收發(fā)發(fā)射機的各種數(shù)據(jù)信息、及時排查錯誤信息、采集數(shù)據(jù)、保留參數(shù)及信號提示等，實時且全面的監(jiān)測，對于提高安全系數(shù)起到了不可忽視的作用。危險信息和垃圾信息無不潛藏于短波廣播發(fā)射收發(fā)數(shù)據(jù)信息之中，嚴(yán)重影響了廣播信號的傳輸效率，而自動監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用則可以有效解決此類問題。其次，自動監(jiān)測系統(tǒng)有預(yù)防功能，一旦監(jiān)測和記錄到一些數(shù)據(jù)顯示即將可能發(fā)生異常，便會做好防御準(zhǔn)備，一旦發(fā)生異常現(xiàn)象便能及時采取措施來彌補漏洞、處理事故，如此不僅在一定程度上保證了短波廣播發(fā)射機的運行效果，還大大降低了其風(fēng)險系數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展使自動監(jiān)測成了現(xiàn)實，無論是對短波廣播發(fā)射機的數(shù)據(jù)、運行參數(shù)，還是運行情況都能進(jìn)行全方位監(jiān)測。利用自動監(jiān)測系統(tǒng)和計算機技術(shù)能對出現(xiàn)過的故障自動形成日志，一旦今后運行中該類問題二次顯現(xiàn)，便啟動日志調(diào)節(jié)修復(fù)，從根本上提高了短波廣播發(fā)射機的運行效率。比如新疆維吾爾族自治區(qū)廣播電視行業(yè)擁有8座電視臺、883座發(fā)射臺和轉(zhuǎn)播臺，在城里的60年以來有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這些都離不開計算機技術(shù)的應(yīng)用。2.2應(yīng)急處理功能。短波發(fā)射機實際運行過程中出現(xiàn)一些特殊情況和異常情況是在所難免的，而計算機技術(shù)則充分發(fā)揮了“運籌帷幄，決勝千里”的作用，當(dāng)接收到錯誤數(shù)據(jù)或異常運行提示后，計算機技術(shù)能有效控制設(shè)備，使其停止運行，或自動命令開啟備用設(shè)備來確保短波廣播發(fā)射機的正常運轉(zhuǎn)。發(fā)射臺通常利用數(shù)字化及遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)合操控來對短波廣播發(fā)射進(jìn)行監(jiān)測，其中有關(guān)音頻信號的調(diào)頻技術(shù)需利用無線數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行監(jiān)聽，如此才能建成應(yīng)急廣播、直播衛(wèi)星戶戶通及高山的無線電臺廣播等。發(fā)射機運行時一旦出現(xiàn)報警現(xiàn)象，計算機系統(tǒng)會通過停止設(shè)備運行來以防故障加重，隨后由監(jiān)測系統(tǒng)對采集發(fā)射和運行指標(biāo)進(jìn)行分析，確保正常的情況才允許發(fā)射機運行。另外隨著高科技的發(fā)展，各行各業(yè)都出現(xiàn)無人化、自動化和智能化的工作方式，短波廣播發(fā)射也不例外，工作人員可以根據(jù)自身需求，利用計算機系統(tǒng)對發(fā)射機的開關(guān)時間、播出任務(wù)等進(jìn)行靈活設(shè)定和調(diào)整，而且只需設(shè)定一次便能長期有效，一方面大大降低了從業(yè)人員的工作壓力，另一方面極大地提高了工作效率。如果自動運行期間有故障出現(xiàn)，相關(guān)作業(yè)人員還可以利用計算機來查詢和打印系統(tǒng)中存儲的各種數(shù)據(jù)信息，比如日報表、故障時間表等，以準(zhǔn)確查找到設(shè)備故障原因并加以解決。可見計算機技術(shù)對短波廣播發(fā)射的故障情況具有良好的應(yīng)急處理功能，從根本上保證了發(fā)射機對信號的正常收發(fā)和傳播。比如我國航天科工二院在2015年初就為青海廣播電視劇研發(fā)了四套PSM發(fā)射機，并且通過了發(fā)射臺的成功驗收。該型號的短波廣播發(fā)射機充分利用計算機技術(shù)對原有產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行了提升，完全符合光電總局對短波廣播機提出的新指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，而且未來航天科工二院23所還致力于服務(wù)非洲人民的計劃，比如為幾內(nèi)亞提供短波發(fā)射機和配套設(shè)備，可見，計算機不僅為廣播電視領(lǐng)域發(fā)展起到了促進(jìn)作用，也推動了國際交流與合作。2.3遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。目前，先進(jìn)的計算機技術(shù)已經(jīng)對短波廣播發(fā)射的遠(yuǎn)程監(jiān)控變成現(xiàn)實，同時具備實時監(jiān)控、本地存儲、本地回看等諸多功能，而且針對一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的廣播電視傳播也能提供先進(jìn)的技術(shù)支持，不僅提高發(fā)射機的發(fā)射效率，還大大提升了發(fā)射信號的質(zhì)量。如，云南廣播電視臺坐落于五華區(qū)沙朗群山之中，被稱之為花果山發(fā)射臺，計算機遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了五種少數(shù)民族語言甚至越南語節(jié)目的廣播任務(wù)。計算機技術(shù)為我國廣播電視事業(yè)的發(fā)展注入了新鮮血液，并不斷推動其發(fā)展壯大。所謂遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要是指能夠?qū)⒉杉⒄砗吞幚磉^的信息通過強大的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，甚至能夠?qū)Πl(fā)射信號進(jìn)行遠(yuǎn)程跟蹤監(jiān)控，以確保信號發(fā)射的準(zhǔn)確高效性能。短波廣播發(fā)射中心的工作人員通過計算機技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能全面并實時掌握發(fā)射機的運轉(zhuǎn)情況，以及實現(xiàn)智能化操作，對發(fā)射機運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的故障、異常等進(jìn)行調(diào)控和處理，減少錯誤報警頻率，對發(fā)射機運行故障及時進(jìn)行修復(fù)，從而保證其正常工作，大大減少了人力資源方面的投入。目前各種互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3G、4G以及云計算等技術(shù)相繼融入廣播電視領(lǐng)域，雖然計算機技術(shù)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化等諸多優(yōu)勢，實現(xiàn)了對短波廣播發(fā)射機的全過程自動化監(jiān)測，但是也會出現(xiàn)一些系統(tǒng)故障，比如在啟動自動化監(jiān)控系統(tǒng)時，可能會受到發(fā)射機濾波器的零位保護(hù)的影響而發(fā)生故障，對發(fā)射頻率形成一定的干擾，進(jìn)而影響發(fā)射機正常工作，這便需要專業(yè)技術(shù)人員擁有較高的專業(yè)素養(yǎng)，認(rèn)真巡查設(shè)備，確保監(jiān)控系統(tǒng)正常運行。比如，高頻干擾故障，有可能是由于取樣電纜過長引起的，這就需要將檢波盒轉(zhuǎn)移到發(fā)射機當(dāng)中，不要放在控制臺內(nèi)部，如此可縮短射頻取樣的電纜長度，有效避免高頻干擾。再比如，一旦工控機出現(xiàn)重啟或者死機等現(xiàn)象，技術(shù)人員要及時檢查內(nèi)存條接觸，另外，在日常工作中也要加強對U盤備份文件、網(wǎng)絡(luò)防火墻等的檢查和應(yīng)用，以避免文件丟失受損、黑客入侵、數(shù)據(jù)篡改等現(xiàn)象發(fā)生。

3結(jié)語

利用計算機技術(shù)對短波廣播發(fā)射進(jìn)行通信控制、處理和傳播是實現(xiàn)廣播電視現(xiàn)代化的必然途徑，甚至已經(jīng)滲透到廣播發(fā)射的各個環(huán)節(jié)，收效甚好。