几种提高流星余迹通信速率的方法
黄武装｜文
一、需求及国内外研究状况
（一）需求
流星余迹通信是我军最低限度应急通信网的重要手段，用于满足最低限度战略作战通信需求，保障我军核反击作战条件下的指挥通信。随着武器平台的数字化和信息化的飞速发展，作战部队对通信信息容量的需求也正在以数量级的惊人速度增长。因为通信信号较弱、具有突发性是流星余迹的显著特征，所以流星余迹通信系用拥有非实时性和信息容量小的特点。因此，开展高数据通过率流星余迹信道传输技术的研究，用于填补这一差距，解决部队核反击作战条件下指挥通信较大容量信息传输的瓶颈问题，对推进我军信息化建设和满足未来战争作战使用需求具有重要的意义
（二）国外同类技术的最新研究状况和发展趋势
加拿大、苏联以及美国等多个国家于1940 年期间借助流星余迹能够对超短波无线电波进行散射及反射的特征，使超短波通信距离显著扩大。分析了流星余迹，包括：调试解调方法、通信方式、传输特性以及传播机理等，结果表明：信息传输中，流星余迹通信具有较高的利用价值。自从1965 年到1970 年间，随着卫星通信技术快速进步，针对流星余迹通信的科研工作有所停滞。在1975年之后，在逐渐开始继续研究和分析流星余迹传播特性，研究显示：极光、电离层扰动、磁暴以及太阳黑子爆发等均不会对流星余迹通信造成干扰，具有较强的抗核爆稳定性，优势非常明显，解决了短波通信、卫星所存在的缺陷问题，能够将其作为关键的应急通信方式。在这个阶段，各个国家都非常重视该项研究，尤其在军事部门非常关注研究状况及进展。欧洲、苏联以及美国在上世纪70 年代后期到90年代期间，对具有较强实用性的流星余迹通信系统进行了研发和设计。无人值守终端、便携站、数据采集站、从站以及主站等部分共同组成了流星余迹通信系统，系统在抗噪声、组网能力及猝发速率可变方面具有明显的优势。美国MCC 公司所推出的从站设备（540、545 和550 等）及主站设备（520 和6560）是典型的流星余迹通信系统设备，在设备设计过程中运用到多项先进技术，例如：弱信号检测技术、高性能通信编码技术、噪声抑制技术、告诫数字调制解调技术等，使流星余迹通信系统的传输容量得到了显著的提升。
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流星余迹通信自1979 年起应用范围和领域得到了极大的拓展，在军事、民用方面发挥着重要作用，对大型流星余迹通信网进行了构建，应用领域包括：移动通信、信息收集、大规模通信网以及应急通信等。
（三）国内同类技术的最新研究状况和成果
在流星余迹通信研究方面，我国起步相对较迟，于1965 年期间成功研制并推出了流星余迹设备，而在七十年代末至八十年代初，相继研制完成我国第一代HX-101A 至HX-101E 五个型号的流星预计通信设备。其中HX-101C 和HX-101D 系统参加了我国最后一次低空核效应试验，证明了流星余迹通信不受电离层扰动和核爆影响，可作为战时特殊情况下的通信保障系统。由于流星余迹通信在军事上的重要意义，在流星余迹通信研究方面，国家部门给予了极大的支持。
二、提升流星余迹通信速率的方法
（Ⅰ）高通过率流星余迹信道传输技术体制
常规的流星余迹通信系统一般都选择异步时分多址的方式，优点是从站的发送权是完全受主站控制的，因而在任何时间内只会有一个站占用信道，不存在发送冲突问题。但是，从站不能主动发送，不适合传输紧急信息的应用。另外，主站出故障，系统随即瘫痪，所以系统可靠程度还需提升。CDMA 技术（码分多址）能够调制伪随机码序列，其比基带信号的速率要大出很多，可以扩展基带信号的宽带，并且宽带信号能够调制正弦载波，使其转变成射频信号并进行发送；借助一致的伪随机码，接收端在对宽带信号进行接收处理后，进行处理操作，实现解扩和解调，还原成窄带的数据基带信号。基于直扩的CDMA 技术仅用在上行信道（从站到主站）上，下行信道任然采用传统的窄带调制，不存在发送冲突问题。在码分多址工作方式下，一个流星余迹可能被多个从站同时利用来向主站传输信息，不同的从站与主站之间还可能利用不同空域相继出现的多个余迹，因而系统的通信容量也提高了。另外，采用广播方式的流星余迹通信系统中，可通过码分多址工作方式同时发射相同的数据，且接收机无须确认接收到的每个数据包，从而提高吞吐量。
利用双全工的方式，解决了切换方向的问题，所以不会出现切换操作导致的时延问题，可以有效利用流星余迹信道，提高系统的通过率。全双工的基本工作过程为：两个通信站同时连续发送探测信号，当任一端一旦检测到接收信号，则迅速开始建链，建链后两端开始进行数据的收发传输，直至一端接收信噪比下降到门限值以下，继而拆链，随即转入探测状态，准备下一次的数据传输。
当下流星余迹通信系统的技术体制采用点对点全双工异频猝发通信、点对多点半双工异频猝发通信和异频时分多址接入方式，调制方式BPSK/QPSK。流星余迹信道属于广播式信道，信道资源可以被多个用户共享，使通信利用效率得到了明显改善。要想对流星余迹信道进行充分的运用，对系统通过率进行提升，需要采用全双工连续通信和码分多址接入的工作方式。
（Ⅱ）基于自适应扩频的变速传输技术
教室就是一种学习环境、一个教学空间。智慧教室是一种典型的智慧学习环境，是多媒体和网络教室的高端形态[4]。智慧教室与传统教室相比优势在于，它能够充分利用先进的技术手段，实现传统教室所不具备的个性化学习、开放式学习、课程录制、自由交互、提供学习资源等各种功能，它能够支持现阶段的各种新的学习方式与教学模式。
因为流星余迹信道相对比较特殊，信号接收功率同系统发射功率存在紧密的联系，也会对通信下单个余迹通信持续时间和可用余迹数量造成影响，所以要想改善系统性能，就必须要对发射功率进行提升，该措施比对系统信噪比进行提升的效益要高出很多。然而，考虑到应用需求，必须设法降低系统的功耗，提高发射机的工作效率。流星余迹通信常规设备的发射功率一般为几百瓦至几千瓦不等，效率30%左右。
（Ⅲ）高效率大功率射频发射技术
3.5.1 孕妇心理治疗 传统观点都认为孕期看牙及打麻药等会影响胎儿，甚至会引起流产或早产，这给孕妇造成巨大的心理压力。因此，首要任务是心理辅导，消除其顾虑，并给予孕妇及其家属正确合理的建议。
流星余迹通信系统在改善数据通过率的过程中，借助的是自适应变速率数据传输技术。传统的自适应变速传输方法是改变码元速率，这种方法在变速过程中只采用一种调制方式，由于速率条件不断变化，要求信道滤波器宽度等指标也随之变换，这样在一定意义上又增加了系统的复杂性，同时，流星余迹通信中对可利用的系统带宽也有一定的限制。目前的流星余迹通信系统通常采用的是一种基于自适应调制方式的变速传输技术，对调制方式进行变更之后，能够使各个码元下涵盖的比特数目发生变化，并以此对流星余迹通信的传输速率进行改善。当信道条件好时，采用高阶的调制方式，信道条件恶化时，采用相对低阶的调制方式。为了充分利用流星信道进一步提高数据通过率，特别是充分利用信道条件更差的“小流星”，需要采用基于自适应扩频的变速传输技术。这种变度方法让系统以非常高的码片速率即信道符号速率来传输，通过改变每一个比特中所包含的码片个数来改变信息传输速率。
（Ⅳ）基于突发信道的分集合并技术
流星余迹信道的特殊性会引起多径时延、多径衰落、强突发衰落和频率弥散等。分集接收技术作为一种有效的抗衰落技术，借助针对不同内容的查找和利用，包括：彼此独立衰落特性的信号路径、多条传输相同信息、平均信号强度相近的信号路径，针对上述信号于接收端进行有效合并处理，可以使多径衰落干扰明显减小，并使传输可靠程度明显提升。根据ITU 标准（ITU-RP.846）可知，有12%的欠密类和71%的过密类余迹存在多径现象，
由若干条电波射线共同组成了流星余迹信道，其中电波射线的到达角、增益、延时以及频率各不相同。基于距离相差比较远的差异化接收点处，相同电波射线形成的电场衰落不存在联系，也表示在一个接收点电场衰落的情况下，另外一个接收点的电场也不一定会出现衰落的状况。此外，基于相同接收点处，差异化的电波射线所形成的电场之间的衰落状况同样不存在相关的联系。这是基于不同衰落信号，才能够运用分集接收的方式。所以可以看出，分集技术具有克服慢、快衰落的功能。
三、应用方向
低截获概率、抗干扰、抗毁以及大跨距是流星余迹通信的显著特征，尤其在核爆炸的情况下能够对通信进行快速的恢复，能够保障在现代战争时不会因为物理攻击或者电子攻击而出现生存问题，可以作为一种关键的最低限度应急通信保障方式。
对鹤式起重机起吊过程进行了动态分析,其中初始起吊时φ0=90°,起吊结束时φt=120°,在起吊过程中的起吊端Y向位移曲线、速度曲线和加速度曲线如图4和图5所示.从图4中可见,起吊端Y向位移仅为0.04 dm,基本是势能不变,由式(1)可见有限元计算的准确性,并且位移变化较小,基本是等势能起吊.从图5中可见,在起吊过程中起吊端在起吊之初速度和加速度变化较大.
作者简介： 黄武装，男，84 年5 月，汉，湖南邵阳人，本科，助理工程师，研究方向：移动通信，单位；中国电子科技集团公司第七研究所
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