重点项目“海洋短波宽带认知智能信息传输机理研究”获国家基金委资助

社会科技发展迅速，尤其是信息技术，大数据技术等的快速发展与推广应用，对传统模式下的生活与工作产生了巨大冲击。 海洋信息技术是海洋科学近年来发展的新兴领域。21世纪是“海洋世纪”，世界经济的一体化和沿海国家海洋经济和海洋产业的振兴，都需要海洋信息作为基础，以支持政府宏观调控和科学决策。

2020年9月中旬，由国家无线电监测中心牵头、南京航空航天大学和普天信息技术有限公司参与申报的重点项目“海洋短波宽带认知智能信息传输机理研究”获得国家自然科学基金委员会资助，经费309万元。

海洋短波信息传输网络是国家海洋信息基础设施建设的重要组成部分，是支撑我国从海洋大国向海洋强国迈进的关键手段之一。目前，海洋短波通信面临可用带宽窄、可靠性差、天波信道变化预测难等挑战。本项目将针对以上难点，开展基于认知智能的通信体系架构、电离层知识图谱、非连续频谱聚合、多信道多参数并行优化等方面研究，力争取得一批国际前沿学术成果;并构建峰值速率达到500kbps的海洋短波可靠宽带信息传输验证平台，为我国海洋短波宽带信息传输网络的建立提供可行方案，进一步为我国海洋信息技术发展、海洋经济建设和海洋安全保障做出积极贡献。

短波通信是波长在100米～10米之间，频率范围3兆赫～30兆赫的一种无线电通信技术。由于短波频率在3~30兆赫之间，所以它主要利用电离层反射传播，传播距离环绕地球。短波通信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。

但是，随着技术进步，特别是自适应技术、猝发传输技术、数字信号处理技术、差错控制技术、扩频技术，超大规模集成电路技术和微处理器的出现和应用，使短波通信进入了一个崭新的发展阶段，在1988年短波通信设备的销售额达到了其历史最高水平。同时短波通信设备使用方便，组网灵活，价格低廉，抗毁性强等固有优点，仍然是支撑短波通信战略地位的重要因素。

尽管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，不仅没有淘汰，还在不断快速发展。因为它有着其它通信系统不具备的优点。首先，短波是是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，如果发生战争或灾害，各种通信网络都会受到破坏，卫星也会受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无法媲美。其次，在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波。另外，与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。

短波通信系统由发信机、发信天线、收信机、收信天线和各种终端设备组成。发信机前级和收信机现已全固态化、小型化。发信天线多采用宽带的同相水平，菱形或对数周期天线，收信天线还可使用鱼骨形和可调的环形天线阵。终端设备的主要作用是使收发支路的四线系统与常用的二线系统衔接时，增加回声损耗防止振鸣，并提供压扩功能。

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。 

电离层是地球大气的一个电离区域。电离层受太阳高能辐射以及宇宙线的激励而电离的大气高层。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。除地球外，金星、火星和木星都有电离层。

电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。电离层图显示使用电离层探测仪测量的电离层层次的高度及其临界频率。电离层探测仪垂直向电离层发送一系列频率(一般从0.1至30MHz)。随频率增高，信号在被反射前可以穿透更高的层。最后频率高到不再被反射。

电离层对电波传播的影响与人类活动密切相关，如无线电通讯、广播、无线电导航、雷达定位等。受电离层影响的波段从极低频(ELF)直至甚高频(VHF)，但影响最大的是中波和短波段。电离层作为一种传播介质使电波受折射、反射、散射并被吸收而损失部分能量于传播介质中。3～30兆赫为短波段，它是实现电离层远距离通讯和广播的比较适当波段，在正常的电离层状态下，它正好对应于最低可用频率和最高可用频率之间。但由于多径效应，信号衰落较大;电离层暴和电离层突然骚扰，对电离层通讯和广播可能造成严重影响，甚至讯号中断。300千赫至3兆赫为中波段，广泛用于近距离通讯和广播。

多信道共用是由若干无线信道组成的移动通讯系统，为大量的用户共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用技术。多信道共用就是多个无线信道为许多移动台所共用，或者说，网内大量用户共享若干无线信道。这与有线用户共享中继线的概念相似，目的也是为了提高信道利用率。多信道共用技术是1种提高信道利用率的有效技术。系统中的任1空闲信道可为任1用户所用，因此系统可以容纳比信道数更多的用户数，高效的信道利用率。用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。

频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)。

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