对流层散射信道

数字对流层散射通信在民用通信的应用第一部分综述散射是一种自然现象。

我们知道，在地球的外围是厚厚的大气层，大气层分布着大量随机运动的不均匀介质，它们是大小不同和形态各异的空气漩涡、云团和片流层等。

由于这些不均匀物质的温度、湿度和压强与周围空气的不同，因而对电磁波的折射率也不同。

当发射天线辐射的电磁波通过这些随机不均匀介质时，其传输方向不再与以前一致，而是向四面八方发散，我们把电磁波经过大气中的不均匀物质后传输方向发生改变的现象称为散射，把这些不均匀物质称为散射体。

利用大气层中散射体对电磁波的散射和反射作用而进行的超视距无线电通信叫散射通信。

根据散射体在大气中所处的位置和来源的不同，散射通信又分为电离层散射通信、流星余迹通信和对流层散射通信。

电离层散射通信是利用电离层的 E层和 D层对超短波的散射和反射作用实现的超视距通信。

流星余迹通信是利用穿过大气层的流星形成的短暂电离余迹对超短波的散射和反射作用实现的远距离快速通信。

对流层散射通信是利用对流层中散射体对微波的散射或反射作用而实现的超视距通信。

由于大气中的散射体多集中在对流层，因此对流层散射通信成为散射通信的主要方式。

由于散射体既不受电离层变化的骚扰，又不怕雷电等恶劣天气的影响，即便在太阳黑子活动情况异常或是在磁爆、核爆炸等恶劣情况下，大气中的散射体也始终存在，因而散射通信具有抗破坏能力强、抗干扰性强、通信稳定可靠、保密性强等特点，尤其适合用在近海跨越海峡、海湾和岛屿及用于内陆跨越沙漠、高山、湖泊、沼泽和人烟稀少的边远地区的通信。

散射体的分布不是均匀的，散射能量主要指向电磁波原发射的方向。

接收天线收到的信号是发射天线与接收天线波束相交的公共散射体前向散射的信号之和。

电磁波在大气层中传播时，其能量除一小部分被散射体散射和反射外，其余大部分能量都会被吸收或穿透大气层进入太空，使收到的信号非常微弱，从而给信号的接收带来一定的难度。

为保证可靠通信，需要采用高增益定向天线、大功率发射机、高灵敏度接收机和抗衰落措施。

美军对流层散射通信及未来发展外军了望一FoRElGNFoRCESoVERV":W用于Promi★李冬房朝辉段俊宏摘要:本文介绍了对流层散射通信的概念,美军对流层散射通信的应用,并对美军未来散射通信的发展作了分析和阐述.关键词:对流层散射通信美军AN/TRC一17《)一,对流层散射通信对流层散射通信是利用大气层中对流层中分布的不均匀介质如气旋云团等对电磁波的散射作用来通信的,它能够传输话音,数据,图像,传真等信号,是实现超短波和微波超视距通信的一种传统的,成熟的散射通信方式.对流层散射通信是典型的变参信道,具94国防科技02007.7有接受信号电平弱,信号快速衰弱,幅度起伏变化大,多径扩散大的特点.对流层是大气层的一个区域,其顶部位于地面上空+多公里处,并在不同的纬度地区有所不同.在中纬度地区约为1O_-12千米,而低(高)纬度地区较高(低) 些.在对流层中存在大量随机运动的不均匀介质:空气涡流,云团等, 当无线电波通过这种存在大量不均匀介质的对流层时,电波将受到折射,散射和反射.作为一种超视距通信技术,其单跳通信与传输速率,发射功率及天线口径有关,跨距可达几百至上千千米.对流层散射通信是大气层通信技术中的一种,被誉为现代战场的"机动兵".众多军事通信手段中,惟有大气层通信在任何时候都不怕敌方摧毁,因为按照目前人类掌握的技术来看还没有哪一个国家能将大气层摧毁.因此.大气层通信技术在现代军事通信中有着十分重要的意义,受到各国军队的高度重视.国外军事家断言,在现代战争情况下,作为战略通信网和战术通信网中的主要传输手段,对流层散射通信具有建站快,抗毁性强,机动性好,适应复杂地形能力强等特有的特点,是其他通信手段无法取代的.秉.发展二,美军对流层散射通信的应用在美国,除了国防战略通信系统中早就采用了不少对流层散射通信线路外,对流层散射通信已成为美国全球战略通信网的重要组成部分,主要用于跨越极区,海峡,湖泊,高山,沙漠等特殊地形进行通信.另外,在远程预警网中也应用甚广.在战术网中,对流层散射通信主要用于三军联合战术通信网(配备于集团军,旅级指挥机关)和保障战区的指挥通信网中. 1,美军对流层散射通信的历史发展美空军最早于20世纪80年代中期部署多信道对流层散射通信系统,旨在为联合三军战术网络提供远程扩展能力.在"沙漠风暴"行动期间,美军的100多个高数据率对流层散射系统首次在军事行动中得到了广泛应用,它把有史以来安装的最大的一个军事通信网络连接了起来.20世纪90年代初期之中期,美军开始向陆军和空军交付并部署AN/TRC一170(V)2(重型)和AN/TRC一170(V)3(轻型)对流层散射系统.同时,美海军陆战队也配发了AN/TRC一170(V)5(轻型)对流层散射系统.重型对流层散射系统的最大计划工作距离设计为15O英里,最大可靠数据率为每秒4兆位.轻型系统更适用于战术作战,而重型系统主要用于扩展从支持基地到战术任务区域的通信.2003年3月,美军及其联军开始了"伊拉克自由"行动,对流层散射通信系统在第11通信旅和美海军陆战队中就得到了有效而广泛的应用.战斗期间,美军从科威特北部到巴格达曾一度部署对流层散射系统,为军队行动提供关键的远程"骨干"通信.2004年1月,第7 通信旅接防第11通信旅后,继续使用对流层散射系统.例如,第7通信旅的甲连和第72通信营部署了对流层散射通信/J,组,为海军陆战队第1陆战队远程部队在伊拉克的作战行动提供支持.在战术卫星终端寥寥无几时,美军通过部署对流层散射系统把关键的指挥控制链路延伸到了整个战区.2,对流层散射通信在陆军国民警卫队中的应用美陆军国民警卫队的第356通信连(重型)和第114通信连(轻型)参加了第一阶段的"伊拉克自由"行动,从2003年5月开始.这些部队在网络中安装了对流层散射系统,并在科威特和伊拉克南部的浩瀚沙漠里使用了这些系统. 2004年3月,第143通信连(重型) 和第321通信连(轻型)接防了第356和第114通信连.第143通信连建立的从科威特弗吉尼亚兵营到伊拉克南部的乌姆盖斯尔的链路,是"伊拉克自由"行动第二阶段网络中最为稳定的链路之一,第321连的系统和链路也同样非常可靠.第143通信连部署了8套AN/TRC一170(V)2对流层散射系统.根据地形情况的不同,训练有素的士兵能够在4—5小时内安装一套重型对流层散射系统.第143通信连总共能够安装4条150 英里的链路,每条链路的最大可靠数据率可达每秒4兆位.第321通信连部署了16套~—Emall:gfkj@—外军了望FoREIGNFoRCESoVERV1日W AN/TRC一170(V)3对流层散射系统.专业操作员能够在1—2小时内安装一套轻型对流层散射系统. 第321通信连总共能够安装8条100英里长的链路,每条链路最大可靠数据率为每秒2兆位.3,对流层散射系统在综合战区通信营中的规划应用美军对军以上梯队的通信兵率先开始了部队结构的重大变革, 即建立综合战区通信营(ITSBo ITSB设有3个连,每个连都包括有交换,视距,战术卫星,轻型对流层散射,电缆和数据设备.目前,对对流层散射通信资源规划了三种ITSB模型:轻型,重装和混装.专门就对流层散射设备而言,轻装营只有AN/TRC一170(V)3,重装营只有AN/TRC一170(V)2.而混装营既有轻型设备又有重装设备.根据当前提出的ITSB概念,现役组成部队有4个轻装营,3个重装营和2个混装营,国民警卫队和预备役也是类似的混编情况.目前的ITSB模型旨在将对流层散射用于远程交换机至交换机链路.在最终决定ITSB概念的执行时,应考虑战术/战略上的差异.那些完全装备轻型对流层散射设备的营,应当更多地锁定战术任务,而只装备重型对流层散射设备的营则应更多AN/TRC一(V)2对流层散射系统20077◆国防科技95外军了望…:唑FoRE●GNFoRCESoVERV●日W 地限于战略/支持基地作战.三,美军对流层散射通信的未来发展"沙漠风暴"和"伊拉克自由"行动都证明了陆军对流层散射系统的有效性.轻型及重型系统都可为通信计划人员提供所需的手段, 使其能够在不使用紧缺的卫星资源的情况下扩展数据率相对较高的链路.在不远的将来,美陆军远程通信既会使用轻型对流层散射系统,也会使用重型系统.不幸的是,轻型及重型对流层散射系统配备的仍然是比较陈l13的数字群多路复用/三军战术设备.美军将会对其进行技术升级,使得它们能够运行在不断扩展的全球信息网格(GIG)中.1,将对流层散射通信系统带宽增加至每秒4.096~t1~位以上AN/TRC一170目前的带宽处理能力严重限制了战区用户的所需服务.带宽增加后,将可改进向作战人员提供全面通信服务的能力,而且还可提高系统的使用率.此外,增加带宽还可改进远程及战术传输的效率,有助于满足联合作战环境下的通信需求.联合战术作战要求向卫戍部队以及途中_和已部属机动部队提供高速多媒体通信和信息流.当今作战人员所需的许多服务,如"捕食者"无人机,联合全球情报通信系统(JWICS),视讯会议(VTC),AN厂rYQ一127等,其数据文件大小有数百Kb至数Mb,必须要有散射通信示意图有效的带宽才能对其进行传输.在这些装备和临界电路中,绝大多数需要至少2—4MB的带宽才能运行.现有的AN/TRC一170调制解调器的带宽容量只有有限的2MB,因而与这些已增加的带宽需求不匹配.要在短时间内及时分发信息产品,如图像,情报信息,导弹预警,气象,记录报文业务,联合及单军种新闻,教育,训练,视频及其他所需的信息服务,美军需要大容量的AN/TRC一170能力.美国防部支持采购和使用升级型AN/TRC一170调制解调器,以便为作战人员提供大容量信息流,还可有效克服当前及所计划的通信系统中存在的容量局限性问题.2,使用最新的FCC一100和FCC一100用于对流层散射通信设备升级96国防科技~'2007.7Promina交换机等多路复用设备对轻型及重型对流层散射系统进行升级和AN/TSC一93及AN/TSC一85战术卫星系统的"Charliemodel"升级类似,美军将会对对流层散射系统的调制解调器,合成器,上/下变频器,发射机,接收机和HPA进行最新的升级.因为在无法使用战术卫星资源的情况下,美军将继续使用对流层散射链路来实现远程交换机至交换机的连接.在对流层散射系统的升级中,美军将考虑可支持实时数据压缩的调制解调器和多路复用器,以代替有限的战术卫星资源.这样,不但可以将关键的任务设备解放出来,而且还可以为客户提供可靠的通信能力.美陆军对流层散射系统的现代化,将为通信兵提供又一种支持作战人员的关键工具.随着战术卫星在ITSB营之间的调配整合,对流层散射系统将会成为远程通信中的一个更为关键的组成部分.最后,使用最新的FCC一100和Promina对当前的对流层散射系统进行升级,将可延长美陆军大量远程设备的服务寿命,还可扩展全球信息网格(GIG).因此,对流层散射系统在美陆军中前景光明. 豳。

对流层散射快衰落慢衰落在对无线通信系统中，信号传输过程中会受到各种衰落的影响，导致信号质量下降。

其中，对流层散射是一种重要的衰落机制。

在本文中，我们将重点讨论对流层散射、快衰落和慢衰落这三者之间的关系及应对方法。

一、对流层散射简介对流层散射是指无线电信号在穿越对流层时，由于大气层的不均匀性，导致信号产生散射现象。

这种散射机制使得信号强度波动，从而影响通信质量。

对流层散射具有以下特点：1.频率越高，散射效应越强；2.距离越远，散射衰减越大；3.季节和天气条件对对流层散射有显著影响。

二、快衰落与慢衰落的概念及区别1.快衰落快衰落是指信号在短时间内（如几毫秒）发生的强度波动。

快衰落主要由多径效应、大气闪烁和机动性引起。

快衰落的特点是：- 幅度波动较大；- 衰落速度快；- 具有随机性。

2.慢衰落慢衰落是指信号在长时间内（如几十秒至几分钟）发生的强度波动。

慢衰落主要由对流层散射、电离层散射和地球散射引起。

慢衰落的特点是：- 幅度波动较小；- 衰落速度慢；- 具有周期性。

三、影响快衰落和慢衰落的因素1.频率：频率越高，快衰落和慢衰落的幅度波动越大；2.距离：距离越远，快衰落和慢衰落的衰减程度越大；3.大气条件：大气条件（如温度、湿度、气压等）对快衰落和慢衰落产生显著影响；4.地形地貌：地形地貌对信号传播路径产生影响，进而影响快衰落和慢衰落的特性。

四、应对快衰落和慢衰落的方法1.快衰落应对方法：- 采用分集技术：如空间分集、频率分集等，提高信号的抗衰落能力；- 编码技术：如卷积编码、Turbo编码等，实现信号的纠错和解码；- 调制技术：如自适应调制，根据信道条件动态调整信号参数。

2.慢衰落应对方法：- 信号预测：根据历史数据预测慢衰落趋势，提前进行信号调整；- 慢衰落补偿：在接收端对信号进行衰落补偿，如利用均衡技术、信道预测技术等；- 链路自适应技术：根据链路条件动态调整信号传输参数，提高通信质量。

五、实例分析以陆地移动通信系统为例，当频率较高时（如1.8GHz），对流层散射导致的慢衰落较为严重。

对流层散射通信新应用韩飞1 曹合修1 冯强2发布时间：2023-06-15T03:47:43.067Z 来源：《中国电业与能源》2023年7期作者：韩飞1 曹合修1 冯强2 [导读] 对流层散射通信的优势十分显著，因此广泛应用在我国的军事、民用等领域，但对流层散射通信信道属于随参信道，具有较大的信号传输损耗，而且还会产生多径效应，存在明显的快衰落与慢衰落现象，最终对信号传输产生了严重影响。

因此，在对流层散射通信应用过程中，需要充分了解其信道特性，并对其应用加以创新，以此来发挥出对流层散射通信具有的重要作用。

本文针对对流层散射通信新应用展开分析，介绍了散射通信特点，探讨了对流层散射传播损耗，并提出具体的应用对策，希望能够为相关研究人员起到一些参考和借鉴。

1.66736部队；2.92146部队摘要：对流层散射通信的优势十分显著，因此广泛应用在我国的军事、民用等领域，但对流层散射通信信道属于随参信道，具有较大的信号传输损耗，而且还会产生多径效应，存在明显的快衰落与慢衰落现象，最终对信号传输产生了严重影响。

因此，在对流层散射通信应用过程中，需要充分了解其信道特性，并对其应用加以创新，以此来发挥出对流层散射通信具有的重要作用。

本文针对对流层散射通信新应用展开分析，介绍了散射通信特点，探讨了对流层散射传播损耗，并提出具体的应用对策，希望能够为相关研究人员起到一些参考和借鉴。

关键词：对流层散射；信道特性；损耗分析；应用对策对比其他的通信方式，对流层散射通信要具有更为明显的优势，具体表现在抗毁能力强、保密性能好以及通信距离远等方面，但在实际通信传播过程中也会产生相应的损耗，因此需要明确损耗影响因素，并采取有效的应用对策，以此来发挥出对流层散射通信优势。

一、散射通信特点在对流散射信道当中，有着电波多径传播现象存在。

对于多径传播，其所产生的衰落均为快衰落。

在对流层散射信道上，不仅有着快衰落，信号电平中值的慢起伏较长，因此也将其称之为慢衰落。

w页码，1/14(W)确认(ACK)确认是向发送主机返回数据包，表示收到数据。

确认产生附加的网络通信量，降低了数据传送速率， 但是增加了传送数据的可靠性。

接收主机在接收了一定数量的数据包或者经过一定的时间间隔后，就会发 送确认消息。

非对称数字用户线(ADSL)考虑到用户在使用万维网时需要的宽带业务主要是从Internet网点下载多媒体信息，而向万维网网点 发送的信息仅需很小的带宽，因此，ADSL将上行和下行带宽做成不对称的。

这样既经济又能满足需求。

ADSL仍使用现有的一对用户线，只是在用户线两点各安装一个ADSL调制解调器。

该 ADSL调制解调器用频 分复用的方法，划分出三个频段。

最低的频段是 0至4kHz，用来传送传统电信号。

然后是20至50kHz的频 段，用来传送上行数字信息。

从150至500kHz或140kHz到1.100MHz则用于速率为1.5Mb/s或6.3Mb/s下行数 字信息的传送。

还有一种方案是使下行频段的低端与上行频段重叠，这样可使下行频段更宽，但这时必须 使用回波抵消技术。

ADSL主要采用两种调制技术。

一种是无载波振幅相位调制CAP(Carrierless Amplitude Phase)，另一种是 离散多音调制DMT(Discrete Multi-Tone)。

模拟信道(Analog channel)模拟信道是指适合于传输模拟信号的信道。

衰减(attenuation)在任何传输介质上，信号的强度都会随距离的增加而降低，可以用衰减来衡量一个信号在介质中传播 时的损失程度。

带宽(bandwidth)带宽是通信信道的频带宽度，是通信信道的频率上界与下界之间的差，是介质传输的能力的度量值， 通常以赫兹为单位计量。

波特(BAUD)波特是码元传输的速率单位，它说明每秒传多少个码元。

基带信号(base signal)未经调制的信号称为基带信号。

数字信号基带传输(baseband transmission of digital signal)在数字通信中并非所有通信系统都要经过调制，在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况 下，可以不经过调制和解调过程而让数字基带信号直接进行传输，我们称之为数字信号的基带传输。