周一寧

【摘要】 短波通信具有通信距離遠、機動性好、頑存性強等獨特的優(yōu)點，但它同樣存在信道不穩(wěn)定、背景噪聲大等弱點。為了提高短波通信的質(zhì)量，除采用自適應(yīng)、跳頻等技術(shù)外，有效降低電臺的背景噪聲也是改善短波電臺通信質(zhì)量的有效方法。

【關(guān)鍵詞】 短波通信 背景噪聲 模擬靜躁 數(shù)字靜躁 數(shù)字降噪

一、引言

短波通信是波長在100米～10米之間，頻率范圍3MHz～30MHz的一種無線電通信技術(shù)。盡管新型無線電通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，短波這一古老和傳統(tǒng)的通信方式仍然受到全世界普遍重視。首先，無論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力與短波無法媲美。其次，在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，超短波覆蓋不到，主要依靠短波。另外，與衛(wèi)星通信相比，短波通信不用支付話費，運行成本低。但是短波通信發(fā)射電波要經(jīng)電離層的反射才能到達接收設(shè)備，由于電離層的高度和密度容易受晝夜、季節(jié)、氣候等因素的影響，所以短波通信的噪聲較大。

二、短波電臺的噪聲分類

短波電臺的噪聲分為插入噪聲、背景混雜噪聲和附加噪聲。插入噪聲就是在兩段話音之間的噪聲，現(xiàn)在大多數(shù)短波電臺都可以解決插入噪聲問題，但是當插入噪聲大于話音時，就會使噪聲被當成話音輸出到耳機，從而影響收聽。背景混雜噪聲就是與話音混雜在一起的背景噪聲。比如對著話筒說話時，話筒邊上的車輛喇叭聲就是背景混雜噪聲。這種噪聲必須通過數(shù)字信號處理技術(shù)解決。附加噪聲時由于安裝電臺的地點、位置、安裝條件等方面的原因所產(chǎn)生。比如電離層產(chǎn)生電磁波動，周邊移動基站的輻射，因為接地不好產(chǎn)生的交流聲音。

三、靜躁分類

在短波模擬話音通信中，背景噪聲的存在使話音質(zhì)量降低，讓人聽起來費勁費解，所以必須進行靜躁處理。靜躁技術(shù)分為模擬靜躁和數(shù)字靜躁。

四、模擬靜躁的原理及缺點

模擬靜躁又稱音節(jié)式靜躁。音節(jié)式靜躁為純硬件電路靜躁，國內(nèi)外早期的短波電臺多采用這種方式降低噪音。音節(jié)式靜躁都設(shè)置有靜躁門限及靜躁檔位，不同的檔位靜躁門限不同，當信號低于門限時，耳機內(nèi)無聲音輸出，當信號高于門限時，耳機才有聲音輸出。

總之，現(xiàn)在對噪聲處理的難點如下：1、靜躁開關(guān)開啟后，能消除兩段通話之間的插入噪聲，但是當插入噪聲或者通話聲不規(guī)律時，短波電臺很容易誤判。后果是有可能聽到噪聲或者漏聽通話聲。2、如果背景噪聲和通話聲疊加在了一起，就很難分辨聲音。

五、未來的發(fā)展方向：數(shù)字降噪

數(shù)字靜躁是在模擬靜躁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。數(shù)字靜躁更多的是靠軟件實現(xiàn)功能。根據(jù)軟件算法不同，數(shù)字靜躁也分為很多種。數(shù)字靜躁與模擬靜躁一樣，也存在靜躁門限和靜躁檔位的問題，但數(shù)字信號的門限是通過軟件設(shè)置。

數(shù)字降噪電路的工作過程如下：輸入的語音信號和噪聲信號經(jīng)過信號調(diào)整電路后，進入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對語音和噪聲混合信號進行高速采樣；數(shù)字信號處理器根據(jù)算法對采樣數(shù)據(jù)進行分析和運算，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出處理結(jié)果信號。

數(shù)字降噪其實既包括降噪又包括靜躁。可以有效的消除插入噪聲和背景混雜噪聲。數(shù)字降噪先對輸入的某一段混合信號進行判讀，如果判讀出來混合信號全是噪聲，則開啟靜躁功能，把這一段混合信號全部抑制掉，這樣就消除了插入噪聲；如果判讀出來混合信號既有話音又有噪聲的話，則經(jīng)過軟件算法把噪聲抑制掉，這樣就消除掉了背景混雜噪聲。

數(shù)字降噪對混合信號的判斷是重要的一環(huán)。數(shù)字降噪對靜躁門限大小的設(shè)置不是固定，而是一個波動的。這樣在一段信號是純噪聲時，又可以消除大噪聲又可以消除小噪聲。這個波動的門限值的設(shè)置是更重要的一環(huán)。由于人類發(fā)出聲音時，聲帶的變化不大，聲音的變化也連續(xù)，所以話音可以認為在（10ms～30ms）這段時間內(nèi)是穩(wěn)定的，能量和頻譜也是穩(wěn)定的。所以當混合信號的能量大小能超過閾值并維持一段時間時，則判讀為話音，則信號予以通過。如果判讀為噪聲，則信號予以消除。

當判讀為話音后，話音信號內(nèi)很可能混雜著噪聲。這時我們可以使用動態(tài)調(diào)節(jié)降噪法。因為在判斷出來這段信號是以話音為主是大信號，噪聲為輔是小信號后，可以通過降低小信號的能量來抑制噪音。簡單來講就是使用增益隨著輸入電平的變化而變化的放大器，其增益是輸入電平的函數(shù)。放大器的處理對象是聲音的振幅，能取得調(diào)整聲音動態(tài)范圍的效果。當輸入信號增大到門限電平以后，放大器的增益提高。使用此放大器降噪，可以把是小信號的噪聲信號降到最低。

六、結(jié)束語

數(shù)字降噪有效提高降低了短波通信的背景噪聲，使用者基本不再被電臺的大噪聲干擾，但是由于電路的復雜性會帶來一定話音失真。以后隨著硬件技術(shù)和算法的進步，會使失真度降低到可以忽略的程度。

參 考 文 獻

[1]王金龍.短波數(shù)字通信研究與實踐.北京.科學出版社.2013

[2]吳利民、王滿喜、陳功.認知無線電與通信電子戰(zhàn)概論.北京.電子工業(yè)出版社.2015

[3]賈欣、許希斌.軟件無線電原理與技術(shù).北京.人民郵電出版社.2010