關于甚低頻無線通信信道噪聲及性能特性的分析

宋南瑩

摘要：甚低頻（Very Low Frequency， VLF）是無線電頻譜中極具特點的頻段，在水下通信等領域中具有應用廣泛。然而其可靠性依然有著非常多的不足，且深受外界各種因素的干擾。本文在概述和分析甚低頻無線通信技術特點和關鍵技術基礎上，研究了甚低頻無線通信的噪聲，最后結合現(xiàn)代無線通信干擾基本模式，分析了甚低頻通信系統(tǒng)優(yōu)良的抗干擾性能。

關鍵詞：甚低頻；無線通信干擾；特性

中圖分類號：TN914.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0012-01

1 甚低頻在無線通信中關鍵特性

甚低頻指的是3-30kHz范圍的無線電磁波，其波長范圍相應是10km-100km。其在無線通信中的關鍵特性可分為甚低頻傳播特性、信道特性等方面。

（1）甚低頻傳播特性：傳播路徑，甚低頻的波長較長；傳播方式：甚低頻傳播方式主要有三種，地波傳播、天波傳播、波導模式傳播，低頻傳播可在地球表面與電離層下邊緣形成的波導里面?zhèn)鞑ィ缓Ｋ?地層電磁波的傳播，改變傳播規(guī)律中其衰減特性和相移特性的變化。媒質(zhì)的電磁參數(shù)的不同對電磁波的傳播的影響不同[2]。

（2）無線甚低頻信道：無線甚低頻通信由于無線通信鏈路很長，到達接收端的信號很微弱，并且海水、地層等媒介對其衰減很大線甚低頻信道特性進行分析，所以無線甚低頻信道有時延大、衰減大的特點。

2 甚低頻無線通信信道噪聲分析

甚低頻外部自然噪聲源主要是大氣中的雷電；有時也有大量噪聲能量來自外層空間，與太陽擾動有關[3]。在干燥、通風環(huán)境下，接收天線和接收機也會由于靜電積累或放電而產(chǎn)生一定的噪聲場，甚低頻噪聲干擾主要包括以下幾種。

（1）大氣噪聲。由于大氣放電具備一定的方向性在維度相對偏高的區(qū)域，其干擾的方向會伴隨晝夜與季節(jié)的改變而發(fā)生相應的改變。

（2）工業(yè)干擾。工業(yè)加工環(huán)節(jié)的電力網(wǎng)、點火設施等其它的要素均會導致甚低頻通信產(chǎn)生干擾以上要素影響程度的多少和當?shù)卦肼暤拇笮∫约肮╇娤到y(tǒng)有著非常大的關聯(lián)。

（3）電臺干擾。和甚低頻通信的運行頻率相類似的電臺所發(fā)出的無線電波同樣會對甚低頻通信產(chǎn)生非常大的影響。第一，由于甚低頻通信的使用人員的數(shù)量非常之多。第二，由于甚低頻波段的頻帶自身寬度較窄。

（4）人為干擾。此類具備一定目的性的干擾在軍事領域有著大量的運用。最為常見的人為干擾形式包含了單頻、多頻等其它的干擾方式。

3 甚低頻通信對抗噪聲干擾的性能分析

通信干擾的基本原則是破壞作戰(zhàn)對象正確接收信息的能力。只要能夠降低或削弱作戰(zhàn)對象無線通信系統(tǒng)的接收信噪比，就可以使作戰(zhàn)對象通信裝備失去通信功能。甚低頻抗干擾技術主要有以下幾種。

（1）跳頻技術。跳頻技術是采取擴頻碼序列實施頻移鍵控，以使得載波的頻率不斷的跳動改變，進而能夠擴展頻譜的技術[4]。跳頻技術具備非常強的抗干擾能力，當前已經(jīng)被大量的應用至甚低頻通信抗干擾環(huán)節(jié)之中。通信方對于所有有效的頻率實施適應同時調(diào)節(jié)發(fā)射功率，以使得功率能夠適應跳頻。

（2）自適應技術。自適應技術是一種最為常見的甚低頻通信抗干擾技術，此方式經(jīng)過改變系統(tǒng)里面所有的數(shù)據(jù)與架構，以達到系統(tǒng)的改善與增強。在正常狀況之下自適應技術大都運用至對甚低頻通信的鏈路品質(zhì)進行定時分析，并且能夠在同一時間針對數(shù)量較多的、不同的鏈路實施掃描與分析等，同時創(chuàng)建起具體的鏈路[5]。除此之外，在甚低頻信號減少之時其能夠按照具體的需求實施即時的更換，以降低外部因素的干擾。

（3）差錯控制技術。檢錯碼編碼器將共信息序列編寫為能夠監(jiān)測錯誤的碼，經(jīng)過發(fā)射機傳遞至信道之中。在傳遞的環(huán)節(jié)里面遭受噪聲所產(chǎn)生的干擾。接收機接受到相應的序列之后，傳遞到譯碼器實施譯碼判定。如果沒有錯誤，便經(jīng)過反饋調(diào)控告知信宿接收序列同時通過反饋信道將明確信號反饋至發(fā)送端，發(fā)送端去除最初在存儲器里面所留存的序列。

（4）分集技術。分集技術是用于彌補衰退信道所發(fā)生的損耗，其大都運用無線傳播環(huán)境里面相同信號的單獨樣本間并不相互關聯(lián)的特征，運用相應的信號合并方式對接收信號進行完善，已消除衰退所造成的消極影響?？臻g分集技術能夠避免空間選擇性的衰退，然而分集接收機間的距離需要符合超過3倍波長的本質(zhì)要求。

4 結語

甚低頻通信是對水下潛艇實施指揮的主要手段，加強對甚低頻通信可靠性的研究具有十分重要的軍事意義，其能夠滿足自適應與抗干擾通信的要求。本文主要對甚低頻無線通信的背景及技術進行概述，分析了通信中甚低頻傳播、信道特性等特性，并對其幾種噪聲及其對抗噪聲性能進行研究?？傊?，甚低頻無線通信仍有大量關鍵問題需要深入研究，可進一步改善系統(tǒng)糾錯效果，這樣可以保持在工作深度接收信號，有利于最大限度發(fā)揮其戰(zhàn)術、技術性能。

參考文獻

[1]王華力，吳燕軍，郝歡，等.甚低頻 Chirp 擴頻通信體制及大氣噪聲干擾抑制技術[J].現(xiàn)代軍事通信，2014，22（4）：8-12.

[2]李永貴，李斌武，干練.無線通信抗接入攻擊能力研究[J].現(xiàn)代軍事通信，2014，22（1）：6-11.

[3]李斌，柳超，董穎輝，等.復雜大地甚低頻十三塔傘形天線陣的互耦效應[J].無線電工程，2015，45（8）：65-68.

[4]周生奎，戴秀超，朱秋明，等.無線衰落信道模擬方法及儀器研制[J].電子測量與儀器學報，2015，（7）：988-994.

[5]Akyildiz I F， Jornet J M， Han C. Terahertz band： Next frontier for wireless communications[J]. Physical Communication，2014，12：16-32.