高山環(huán)境下短波通信抗干擾性及其安全解決方案研究

次仁扎西

（西藏自治區(qū)廣播電視局092臺，西藏日喀則 857800）

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，短波通信技術(shù)在軍事、交通、天氣預(yù)報等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在高山環(huán)境中，由于地形、氣象、電離層等因素的影響，短波通信面臨著很多困難和挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，人們在短波通信領(lǐng)域持續(xù)進行探索和研究，對干擾和安全問題的解決方案不斷進行完善。在此背景下，對高山環(huán)境下的短波通信中存在的干擾和安全問題進行深入研究，并提出可行的解決方案。

1 高山環(huán)境下中短波傳輸特性

1.1 高山地形對信號傳輸?shù)挠绊?/h3>

高山地形對信號傳輸?shù)挠绊懼饕憩F(xiàn)在以下幾個方面。首先，高山地形中存在海拔高度和起伏特點，地形較為復(fù)雜，使信號很容易遭受反向傳播，即信號從發(fā)射機出發(fā)，在獲得最遠距離后，會反向回流到發(fā)射機或者從側(cè)面遠離發(fā)射機的方向傳播[1]。其次，山谷、山峰和森林等障礙物，會對信號的傳播產(chǎn)生很大的阻礙，出現(xiàn)信號丟失、多種信號干擾、信號折射等現(xiàn)象。最后，山地環(huán)境中通常存在風(fēng)、雨、雪、冰雹等氣象條件，亦會對信號傳輸造成影響，使信號在傳輸過程中衰減。

1.2 高山氣象環(huán)境對信號傳輸?shù)挠绊?/h3>

高山氣象環(huán)境與海拔、緯度、季節(jié)和天氣條件等因素相關(guān)聯(lián)，其對信號傳輸?shù)挠绊懼饕憩F(xiàn)在以下幾個方面。首先，在高山地區(qū)，可以使信號在傳輸過程中發(fā)生衰減和折射，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致信號完全丟失。其次，大氣壓力、氧氣濃度的變化也會對信號傳播造成影響，這些影響主要體現(xiàn)在信號頻率變化、信號速率降低等方面。最后，由于高山環(huán)境的特殊性，如氣壓、溫度和濕度等原因造成水汽，帶來圖像和噪聲干擾，因此在圖像通信方面也存在很大的困難[2]。

1.3 電離層活動對信號傳播的影響

電離層活動是指地球大氣層內(nèi)，離大氣層表面較高電離層的高度范圍內(nèi)，電離層被陽光紫外線輻射產(chǎn)生的變化。電離層活動對短波信號的傳輸有很大影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。首先，電離層對信號頻率的反射作用會對短波信號的傳輸產(chǎn)生很大的影響。當電離層活動較弱時，反射參數(shù)變差而當電離層活動較強時，則反射參數(shù)較好。其次，電離層的濃度和分布是影響信號傳輸?shù)墓残砸蛩兀@些因素與和溫度等其他因素交互作用，形成短波通信質(zhì)量的主要影響因素。最后，由于電離層短時變化的復(fù)雜性和不可預(yù)測性，經(jīng)常會出現(xiàn)短波信號的異常衰減、失真和干擾等情況。

1.4 短波通信干擾類型和機理分析

短波通信干擾產(chǎn)生的原因主要包括自然因素和人為因素兩種，這些因素會影響信號的傳播、接收和處理。常見的干擾類型和其機理有3 類。第一，頻率干擾。主要由于近鄰的信號或者設(shè)備以相同頻率工作，或者無線設(shè)備的頻率穩(wěn)定度不夠，頻率已超出允許范圍，較易導(dǎo)致頻率干擾。第二，脈沖干擾。當設(shè)備啟動或關(guān)閉時，設(shè)備產(chǎn)生的互感感應(yīng)電流、電現(xiàn)象及其他電子噪聲等都可能在一定的距離內(nèi)干擾其他設(shè)備。第三，間聽干擾。這種干擾是由通信器材本身引起的。比如，天線排布不當、線路過長等均會導(dǎo)致間聽干擾的發(fā)生。

2 高山環(huán)境下短波通信的干擾消除技術(shù)

在高山環(huán)境下，短波通信的質(zhì)量會受到地形地貌、氣象條件、電離層變化以及人為干擾等多重因素的影響。這些因素可能引起信號的衰減、反向傳播和散射等問題，導(dǎo)致通信的可靠性和安全性受到威脅。為了解決這些問題，需要采用有效的干擾消除技術(shù)，以提高短波通信的質(zhì)量和可靠性。

2.1 硬件干擾消除技術(shù)

硬件干擾消除技術(shù)是指通過改進設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計，消除設(shè)備本身和周邊環(huán)境產(chǎn)生的干擾，提高設(shè)備的抗干擾能力和通信質(zhì)量。常用的硬件干擾消除技術(shù)包括單元電路電源隔離技術(shù)、外罩屏蔽技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)。在單元電路中，使用電源隔離技術(shù)可以有效地消除電源干擾。這種技術(shù)通過將不同的電源隔離電路連接，保持電源信號獨立。在信號傳輸過程中，由于各單元的電源供應(yīng)隔離，同一個單元產(chǎn)生的干擾不會影響其他單元[3]；外罩屏蔽技術(shù)通過在設(shè)備周圍添加屏蔽罩，避免外部干擾的影響。這種技術(shù)可以有效地消除電磁輻射和電磁感應(yīng)，提高設(shè)備的抗干擾能力；數(shù)字信號處理技術(shù)是利用數(shù)字信號處理芯片對信號進行數(shù)字處理，通過數(shù)字濾波、模擬濾波等技術(shù)，去除信號中的噪聲和干擾。這種技術(shù)可以增加設(shè)備的抗干擾能力，提高通信質(zhì)量。

2.2 軟件干擾消除技術(shù)

軟件干擾消除技術(shù)是指通過軟件算法對信號進行處理和分析，以消除信號中的噪聲和干擾。軟件干擾消除技術(shù)可以分為3 類，即數(shù)字信號處理技術(shù)、自適應(yīng)濾波技術(shù)、系統(tǒng)加密技術(shù)。數(shù)字信號處理技術(shù)可以通過數(shù)字濾波、頻域分析、時域分析等技術(shù)，去除信號中的噪聲和干擾。這種技術(shù)可以在保證信號質(zhì)量的同時，消除信號中的干擾和噪聲，提高通信質(zhì)量；自適應(yīng)濾波技術(shù)是一種通過適應(yīng)信號中干擾和噪聲的自適應(yīng)濾波器，將信號中的干擾和噪聲去除。這種技術(shù)可實現(xiàn)動態(tài)濾波，適用于高山區(qū)域復(fù)雜環(huán)境下的信號處理；系統(tǒng)加密技術(shù)通過對信號進行加密處理，保障傳輸安全。這種技術(shù)可以使信號在傳輸過程中不受外界環(huán)境的影響，避免外部信號的干擾，提高通信的安全性[4]。

3 高山環(huán)境下短波通信的加密技術(shù)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息的保障需要更高的安全性和可靠性。在高山環(huán)境下進行短波通信，信息傳遞會受到地形地貌、氣象條件和電離層變化等因素的影響。同時，高山地區(qū)的復(fù)雜地理環(huán)境使信號的傳輸更加困難。為了確保短波通信信息的安全性和保密性，需要采用加密技術(shù)對數(shù)據(jù)進行保護。

3.1 加密技術(shù)的基本原理

短波信號在高山地區(qū)傳輸受多種因素的干擾，因此短波通信的加密技術(shù)顯得尤為重要。加密技術(shù)可以對明文進行加密處理，生成密文傳輸?shù)浇邮斩耍瑢γ芪倪M行解密，還原原始信息，從而實現(xiàn)對通信過程和通信內(nèi)容的保護。加密技術(shù)的基本原理包括明文、密文、密鑰等。明文是指從源頭發(fā)送出來、未經(jīng)加密的原始信息，而密文則是明文經(jīng)過加密后的信息，接收方只能通過解密操作才能得到原始明文。密鑰是加密算法中的處理參數(shù)，用于進行加密和解密操作。密鑰可以分為對稱密鑰和非對稱密鑰。對稱密鑰加密算法使用相同的密鑰進行加密和解密，常用的對稱密鑰加密算法包括DES、3DES、AES。而非對稱密鑰加密算法則使用一對不同的密鑰進行加密和解密，常用的非對稱密鑰加密算法包括RSA、Diffie-Hellman 等。對于高山環(huán)境下的短波通信，采用合適的加密技術(shù)可以實現(xiàn)有效的信息保護和安全傳輸。

3.2 加密技術(shù)的分類

在高山環(huán)境下，由于地形地貌、氣象條件和電離層變化等因素的影響，短波通信信息的傳輸可能會遇到困難。為了確保通信安全和保密性，需要采用加密技術(shù)對通信信息進行加密保護。常用的短波通信加密技術(shù)可以分為對稱密鑰加密技術(shù)、非對稱密鑰加密技術(shù)、調(diào)頻擴展技術(shù)3 類。

對稱密鑰加密技術(shù)是指使用相同的密鑰進行加密和解密，這種技術(shù)具有加密和解密速度快、實施簡單等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)加密和保本傳輸?shù)念I(lǐng)域。

非對稱密鑰加密技術(shù)則需要使用不同的密鑰，通過加密和解密算法對數(shù)據(jù)進行加密處理和解密還原操作。這種技術(shù)具有安全性高、保密性強等優(yōu)點，并且在數(shù)字簽名、認證和密鑰交換等方面有著重要應(yīng)用，也被廣泛應(yīng)用于短波通信加密領(lǐng)域。

調(diào)頻擴頻技術(shù)通過將信號調(diào)制成高速碼元的短波信號傳輸，具有頻帶寬度小、抗干擾能力強等優(yōu)點，并且能夠保證加密信息的隱蔽性和保密性，因此也是一種常用的短波通信加密技術(shù)。

4 高山環(huán)境下短波通信安全傳輸技術(shù)

高山環(huán)境下的短波通信源于自然環(huán)境的復(fù)雜性和電離層的不確定性，存在著信息傳輸?shù)牟话踩裕斜桓`取和篡改的可能[5]。為了解決這個問題，安全傳輸技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高山環(huán)境下的短波通信。

4.1 常見安全傳輸技術(shù)

4.1.1 SSL/TLS

SSL/TLS 是一種加密協(xié)議，通常用于Web 服務(wù)器和瀏覽器之間的安全傳輸，為數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸提供可靠保護。SSL/TLS 加密協(xié)議的實質(zhì)是一種公鑰加密技術(shù)，通過使用握手協(xié)議生成加密密鑰，將整個會話基于此密鑰進行加密和解密[6]。

4.1.2 VPN

VPN（Virtual Private Network）是一種將外部網(wǎng)絡(luò)通過虛擬隧道加密傳輸?shù)絺€人或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。通過建立安全通道的方式，使得用戶的通信信息能夠在網(wǎng)絡(luò)上安全傳輸，以保障信息安全。

4.1.3 IPSec

IPSec 是一種提供網(wǎng)絡(luò)層安全保護的協(xié)議。在高山環(huán)境下，通過使用IPSec 可以實現(xiàn)IP 數(shù)據(jù)包的加密和證書認證，從而保障短波通信的安全性。

4.2 安全傳輸技術(shù)的應(yīng)用

4.2.1 移動電話

在高海拔環(huán)境下使用移動電話進行通信，經(jīng)常會出現(xiàn)信號不好的情況，安全傳輸技術(shù)應(yīng)用可以提高通信的可靠性和安全性。VPN 技術(shù)在移動通信中應(yīng)用，可以大大提高通信的可靠性和安全性[7]。

4.2.2 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控在高海拔環(huán)境下也經(jīng)常用于保障通信安全。在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控中，通過使用SSL/TLS 以及IPSec等技術(shù)，可以實現(xiàn)對傳輸過程的加密，從而保障視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全性。

4.2.3 紅外通信

紅外通信也是高山環(huán)境下一種常用的通信方式，通過使用安全傳輸技術(shù)，如SSL/TLS 以及VPN 技術(shù)等，可以保證紅外通信的安全性。

4.3 安全傳輸技術(shù)的未來發(fā)展

隨著科技的不斷發(fā)展，安全傳輸技術(shù)也在不斷優(yōu)化。未來，安全傳輸技術(shù)將會更加安全和可靠，應(yīng)用范圍將會更加廣泛。

4.3.1 量子密碼技術(shù)

量子密碼技術(shù)作為一種具有絕對抗拒的信息安全傳輸技術(shù)，是目前被認為最具前景的研究方向之一。量子密碼技術(shù)的應(yīng)用可以保證信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，且具有不易被攻擊的?yōu)勢。

4.3.2 深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用

在安全傳輸技術(shù)中，深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用可以幫助檢測惡意攻擊、增強安全保障，這一技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高安全傳輸技術(shù)的可靠性和魯棒性。

4.3.3 區(qū)塊鏈技術(shù)

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的逐漸發(fā)展，安全傳輸技術(shù)的應(yīng)用會更加普遍。使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以實現(xiàn)去中心化的安全傳輸，提高數(shù)據(jù)的安全性和可信度。

5 結(jié)語

在高山環(huán)境下進行短波通信，信息傳遞會受到地形地貌、氣象條件和電離層變化等因素的影響，影響了通信的可靠性和穩(wěn)定性。為了提高短波通信的抗干擾性和安全性，需要采用相應(yīng)的技術(shù)手段。因此，研究高山環(huán)境下短波通信抗干擾性及其安全解決方案的研究具有重要的意義。在使用短波通信進行遠距離通信的場景中，采用多種抗干擾和加密技術(shù)，能夠提高通信的可靠性和安全性。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，短波通信的抗干擾性及其安全解決方案將得到進一步提升，為短波通信的應(yīng)用提供更堅實的保障。