高原地區(qū)中短波通信的傳輸特性分析及短波安全研究

達 瓦

（西藏自治區(qū)廣播電視局092臺，西藏日喀則 857800）

0 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，中短波通信在高原地區(qū)的應(yīng)用范圍越來越廣。然而，高原地區(qū)的環(huán)境復(fù)雜多變，導(dǎo)致中短波通信在該區(qū)域的傳輸質(zhì)量和信息安全面臨挑戰(zhàn)。因此，對于高原地區(qū)中短波通信的傳輸特性和安全問題進行研究，對提高通信質(zhì)量和信息安全水平具有重要意義。

1 高原地區(qū)中短波通信概述

高原地區(qū)中短波通信是一種應(yīng)用廣泛的通信方式，具有廣域覆蓋、抗干擾能力強等特點。但是，由于高原地區(qū)的環(huán)境條件較為惡劣，這種通信方式也存在一些問題?；诖?，圍繞中短波通信的基本特點、高原地區(qū)中短波通信的應(yīng)用和傳輸特性展開討論[1]。

1.1 中短波通信的基本特點

中短波通信是一種利用無線電波進行遠距離通信的技術(shù)。它的波長較短，能夠穿過電離層到達遠處的接收設(shè)備，中短波通信具有以下特點。一是廣域覆蓋。中短波通信能夠覆蓋比較廣泛的區(qū)域，使得信息傳輸不受地域限制。二是抗干擾能力強。中短波通信能夠抵御一些環(huán)境干擾，如電磁干擾，使得通信質(zhì)量得到保證。三是通信成本低。相較于其他通信方式，中短波通信的成本較低，并且不需要建設(shè)復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)。

1.2 高原地區(qū)中短波通信的應(yīng)用

在高原地區(qū)，中短波通信被廣泛應(yīng)用于政府及軍事通信、邊境巡邏和監(jiān)測、天氣預(yù)報和救援等領(lǐng)域。例如在青藏高原區(qū)域，中短波通信被廣泛應(yīng)用于地震預(yù)警、氣象數(shù)據(jù)傳輸、草原監(jiān)測和動物遷徙等方面的研究等。此外，中短波通信也廣泛應(yīng)用于遠程教育和醫(yī)療服務(wù)等公共服務(wù)領(lǐng)域。

1.3 高原地區(qū)中短波通信安全的影響因素

影響高原地區(qū)中短波通信安全的因素較多，因為高原地區(qū)的氣候條件較為惡劣，如低溫、強紫外線輻射、干燥的氣候等，這些因素都會對通信設(shè)備的安全運行產(chǎn)生不利影響。低溫可能導(dǎo)致設(shè)備性能下降，紫外線輻射和干燥的氣候可能會使材料老化，進而導(dǎo)致物理、化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，使得設(shè)備的絕緣性能降低甚至失效，從而產(chǎn)生安全隱患。另外，高原地區(qū)的晝夜溫差較大，可能會對通信設(shè)備的接口材質(zhì)、膨脹系數(shù)等產(chǎn)生影響，使得設(shè)備內(nèi)外受熱不均衡，出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，容易導(dǎo)致接口間隙接觸不良、信號不穩(wěn)定，給設(shè)備的安裝、拆卸帶來困難。再加上高原地區(qū)的空氣密度較低，可能會對通信設(shè)備內(nèi)的空氣流通產(chǎn)生影響，導(dǎo)致散熱困難，絕緣強度降低，從而影響設(shè)備的安全運行[2]。

2 高原地區(qū)中短波通信傳輸特性分析

中短波通信在高原地區(qū)的傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定，會受到多種因素的影響，例如大氣電離層的高度、密度、溫度、地球物理環(huán)境、天氣狀況等。這些因素會導(dǎo)致信號衰減或干擾，從而影響通信質(zhì)量。

2.1 突發(fā)衰落特性

突發(fā)衰落是指信號的瞬時電場強度大幅度下降的現(xiàn)象。在高原地區(qū)，突發(fā)衰落現(xiàn)象較為常見，因而會嚴重影響中短波通信的信號傳輸。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，突發(fā)衰落在高山地區(qū)的發(fā)生頻率和持續(xù)時間明顯高于平原地區(qū)，而且突發(fā)衰落的強度也較大。突發(fā)衰落的影響因素較為復(fù)雜，可能由以下因素引起。一是梯度層的存在。梯度層是指在大氣中，兩個水平面之間存在溫度、密度等物理量的變化，容易導(dǎo)致突發(fā)衰落。例如，當中短波信號經(jīng)過大氣頂部垂直向下的梯度層時，就容易出現(xiàn)突發(fā)衰落。二是天氣變化。天氣變化容易導(dǎo)致信號的衰減。例如，在梅雨季節(jié)或冬季多霧的地區(qū)，中短波信號容易受到較大的干擾。

2.2 頻率選擇衰落特性

頻率選擇性衰落是指信號在傳輸過程中，不同頻率成分的失真程度不同，從而導(dǎo)致信號質(zhì)量下降。在高原地區(qū)，頻率選擇性衰落現(xiàn)象主要由電離層造成。電離層由一些帶電粒子組成，具有不同的密度，會對不同頻率的成分產(chǎn)生不同程度的反射和吸收。而高山地區(qū)電離層高度發(fā)生變化較為頻繁，還會受到地面物理環(huán)境的影響，使頻率選擇性衰落現(xiàn)象更加嚴重[3]。

2.3 空間衰落特性

空間衰落是指信號在傳輸過程中，受到多次反射、折射和干擾等影響，導(dǎo)致信號的幅度、相位發(fā)生變化。在高原地區(qū)，大氣層的密度、溫度、濕度等因素會改變中短波信號的傳播速度，引發(fā)散射現(xiàn)象，進一步加劇空間衰落影響。此外，由于高山地區(qū)地形起伏較大，不同山峰之間的遮擋和反射也會對信號傳輸產(chǎn)生影響，導(dǎo)致信號的強度和相位變化。

高原地區(qū)中短波通信的傳輸特性受到多種環(huán)境因素的影響，因而傳播信號的穩(wěn)定性、可靠性和可控性較低[4]。通過充分的研究和分析這些效應(yīng)的特點，可以更好地了解信號在傳播過程中出現(xiàn)的問題，為中短波通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

3 高原地區(qū)中短波通信的安全問題

中短波通信在高原地區(qū)廣泛應(yīng)用，但是由于該地區(qū)氣候、環(huán)境等自然因素的特殊性質(zhì)，使得中短波通信存在更為復(fù)雜和嚴重的安全問題。在高原地區(qū)中短波通信中，頻率干擾、脈沖干擾和間聽干擾等成為影響通信安全性的主要因素。

3.1 頻率干擾

高原地區(qū)存在地形起伏和電離層變化等環(huán)境因素，頻率干擾是中短波通信的常見問題之一。頻率干擾指中短波通信頻率受到非正常干擾，使得通信信號的傳輸、解碼產(chǎn)生障礙。這種干擾的形式多種多樣，有人為的、自然的還有中外電臺發(fā)射的干擾。在高原地區(qū)，頻率干擾的主要原因包括天氣因素、人為因素等。首先，天氣因素。高原的天氣異常多變，濕度、氣壓等因素會對電離層高度和電子濃度等產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生頻率干擾[5]。例如在雷雨、降雪等天氣情況下，頻率干擾尤為常見。其次，人為因素。高山區(qū)域地形復(fù)雜，通信設(shè)備相對較少，可能會造成通信設(shè)備配置上的問題。此外，一些不法分子為了避免監(jiān)控，可能會發(fā)送電磁波干擾信號，從而導(dǎo)致頻率干擾問題的出現(xiàn)。為了降低頻率干擾，可以使用多頻率技術(shù)、加密通信、在設(shè)備周圍設(shè)置屏蔽等方式，使設(shè)備能夠更好地抵御干擾。

3.2 脈沖干擾

在高原地區(qū)中短波通信中，脈沖干擾是一種十分常見的干擾方式。它不僅會影響通信信道，還會影響設(shè)備的正常工作，強度較大時可能會對設(shè)備產(chǎn)生永久性損傷。其主要來源可能是雷電、高山地形。出現(xiàn)脈沖干擾后可能會導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，甚至?xí)?dǎo)致通信無法進行。另外，由于脈沖干擾難以被感知，對調(diào)試和檢測工作造成了困難。可以通過在通信設(shè)備上設(shè)置管路防護裝置，加強對設(shè)備周圍環(huán)境的無線電監(jiān)視，以減少脈沖干擾。

3.3 監(jiān)聽干擾

監(jiān)聽干擾是指來自周邊環(huán)境的噪聲或無用信息對正常通信信號的干擾。在高原地區(qū)中短波通信中，監(jiān)聽干擾的來源可能包括電氣設(shè)備、人聲、工業(yè)設(shè)備等。在高原地區(qū)中短波通信過程中，由于自然情況的變化，例如受到電離層高度變化的影響，通信質(zhì)量很容易受到攻擊[6]。與此同時，高山地形差異較大，其特殊地理環(huán)境也使得通信擾動性強，并且可能導(dǎo)致地形遮擋的現(xiàn)象發(fā)生。可以采取合理的通信方式，降低通信帶寬，加強通信設(shè)備防干擾能力，改變設(shè)備安裝位置等，以解決監(jiān)聽干擾。非專業(yè)人士對于監(jiān)聽干擾的理解可以轉(zhuǎn)化為類似于煩人的噪音。

因此，在高原地區(qū)中短波通信中，頻率干擾、脈沖干擾和監(jiān)聽干擾都是通信安全問題的主要因素。這些都會影響中短波通信設(shè)備的正常工作，甚至?xí)斐稍O(shè)備損壞，影響通信的正常運作。針對上述問題，可以采取科學(xué)的方案和推廣先進技術(shù)等多種手段進行防范，從而提高通信設(shè)備的安全性和可靠性。未來，隨著科技的不斷進步以及信息技術(shù)的發(fā)展，高原地區(qū)中短波通信的安全問題將會逐步得到解決，為人類的通信提供更好的服務(wù)。

4 高原地區(qū)中短波通信的安全研究

隨著科技的發(fā)展和實際應(yīng)用場景需求的變化，高原地區(qū)中短波通信的安全問題日益凸顯。在高原地區(qū)中短波通信中，頻率干擾、脈沖干擾和間聽干擾等是影響通信安全性的主要因素。針對這些安全問題，研究安全傳輸技術(shù)、干擾消除技術(shù)和加密技術(shù)等，可以有效提高高原地區(qū)中短波通信的安全性。

4.1 安全傳輸技術(shù)

安全傳輸技術(shù)是一種基于加密技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，用于保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全。在高原地區(qū)中短波通信中，安全傳輸技術(shù)可以有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院捅Ｃ苄?。安全傳輸技術(shù)的核心是加密和解密，其目的是防止被未經(jīng)授權(quán)的人竊聽，防止中間人攻擊等。在中短波通信中，數(shù)據(jù)加密可以分為對稱加密和非對稱加密兩種方法。對稱加密是一種數(shù)據(jù)傳輸時加密和解密使用相同密鑰的技術(shù)，其密鑰只能在通信雙方之間共享。而非對稱加密則需要使用兩個不同的密鑰，一個用于加密，另一個用于解密。在保障消息機密性的同時，還需要保障消息的完整性和可靠性。除了基本的加密和解密技術(shù)外，還可以采用數(shù)字簽名等技術(shù)，以保證數(shù)據(jù)從發(fā)送方到接收方的完整性和真實性。數(shù)字簽名是一種用于確定特定文檔或信息，由特定個人或組織簽署或認可的技術(shù)。

4.2 干擾消除技術(shù)

在高原地區(qū)中短波通信中，干擾是產(chǎn)生安全問題的重要因素。需要使用干擾消除技術(shù)，以保證通信的正常進行。干擾消除技術(shù)主要有兩個方向，一個是通過提高硬件條件進行干擾消除，另一個是通過軟件技術(shù)進行干擾消除。硬件技術(shù)是最直接的干擾消除技術(shù)，包括地面防護裝置、屏蔽裝置、防雷減災(zāi)裝置等。通過合理配置硬件設(shè)備，可以有效地抵抗干擾。軟件技術(shù)主要包括頻率掃描檢測和信號處理技術(shù)等。在頻率掃描檢測中，通過對用戶的位置和電波的傳播環(huán)境等進行掃描和分析，以找到干擾源，針對性地進行干擾消除。在信號處理技術(shù)中，利用數(shù)字信號處理技術(shù)進行信號處理，可以將受干擾的信號恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

4.3 加密技術(shù)

加密技術(shù)是保護信息安全的一種重要手段，其目的是在不影響信息傳輸和利用的情況下，對信息進行保密和控制。在高原地區(qū)中短波通信中，加密技術(shù)的應(yīng)用可以有效加強通信的安全性。目前，加密技術(shù)主要分為對稱密鑰算法和公鑰加密算法兩種。對稱密鑰算法，即加密和解密采用同一個密鑰，安全性相對較低。公鑰加密算法則采取了不同的密鑰，分為公鑰和私鑰。公鑰由通信雙方公開，私鑰由通信雙方各自保存，安全性相對較高。加密技術(shù)還包括散列算法、數(shù)字簽名等技術(shù)，用于保證信息傳輸?shù)耐暾院驼鎸嵭浴Ｔ诟咴貐^(qū)中短波通信中，采用加密技術(shù)可以有效防止信息被攻擊者竊取，保護敏感信息安全[7]。

高原地區(qū)的復(fù)雜天氣和地形會導(dǎo)致中短波通信面臨許多安全問題。安全傳輸技術(shù)、干擾消除技術(shù)和加密技術(shù)等技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提高通信的安全性，有效抵抗各種形式的干擾，從而保證通信的安全運行。隨著科技的不斷發(fā)展和進步，未來中短波通信技術(shù)將會更加智能、安全，為人類的通信服務(wù)提供更加優(yōu)質(zhì)的保障。

5 結(jié)語

高原地區(qū)中短波通信的傳輸特性受到地形地貌、氣象條件、電離層變化以及人為干擾等多重因素的影響，容易出現(xiàn)信號反向傳播、衰減、散射等問題。這些問題使得短波通信面臨較大的傳輸安全隱患，例如頻率干擾、脈沖干擾、監(jiān)聽干擾等。為了解決這些問題，分別從安全傳輸技術(shù)、干擾消除技術(shù)和加密技術(shù)3 個方面提出解決方案，并詳細闡述這些技術(shù)在高原地區(qū)中短波通信中的應(yīng)用，有利于提高高原地區(qū)的中短波通信的抗干擾能力和安全性，保證通信的正常傳輸。未來，隨著科技的不斷進步和應(yīng)用場景需求的變化，短波通信技術(shù)的安全性將會更加重要，各種新技術(shù)和新算法的應(yīng)用也將逐漸普及，為中短波通信更加安全、可靠運轉(zhuǎn)提供技術(shù)支持。