流星余迹通信

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　　每天有数以亿计的流星落人大气层，其中时速10～75kin的流星与大气层摩擦，使周围的大气电离，并扩散形成以流星轨迹为中心的圆柱状电离区域(长度可达lOOkm)，这就是“流星余迹”。而利用流星余迹反射或散射无线电波进行远距离通信，则称之为流星余迹通信。流星余迹通信的频段通常为30100MHz，最佳通信频段为3550MHz。

　　1.流星余迹通信的优点

　　抗截获干扰性能强、保密性好：由于每个流星余迹存在时间很短，且反射信号在地面的投影范围较小，仅为15kin左右，不易被侦测、截获和干扰。通信距离远：流星余迹通信单跳理论通信距离可达2200km，这是由流星余迹的高度(流星余迹发生的高度h与无线电波的频率f有关，其经验公式为：h=124—17lgf，一般为80～100km)和地球曲率的关系所决定的。

　　如图1所示，地球半径r为6370km，流星余迹高度为80—100km，两站的地面距离为L。

　　cosθ=r／(r+h)，0．9815≤arcosθ≤0．9845，

　　L=2r*θ*π／180。,2016≤L≤2242km．

　　实际应用中流星余迹通信的距离为800～1600km，超过1600km后信号电平强度急剧下降，通信链路难以建立。

　　抗毁性好：流星余迹通信设备简单，且可安装在

　　汽车、舰艇上，具有较好的抗毁性。抗磁暴、太阳活动能力强：磁暴、太阳活动对短波和卫星通信影响较大，相比于短波和卫通，流星余迹通信受磁暴、太阳活动的影响很小。

　　在核爆条件下能够正常通信：流星余迹通信电磁波散射介质的特殊性决定了其在核爆条件下可以正常通信，因此许多军事强国都将流星余迹通信作为核反击情况下的一种重要通信手段。

　　2.流星余迹通信的缺点

　　通信速率低，且通信方式不是实时的：流星余迹通信传输速率一般为2．4—64Kbit/s。每条流星余迹信道存在时间约为十几毫秒至1s之间，流星余迹的消失不是因为正负离子的复合作用，而是由于电子的相互排斥作用使得其电子密度逐渐下降。一条信道中断后，再寻找新的信道进行通信寻找平均时间为十秒量级，流星余迹通信接收设备采取排序手段解决数据未发送完毕而链路已中断问题，因此流星余迹通信是一种猝发方式的通信。

　　信道特性随季节和时间变化：流星余迹在夏季和每天日出时的出现率高，在春秋冬和每天日落时出现率低，因此流星余迹通信的通信效果有季节性和时间性变化。国内实验表明，900km的流星余迹通信，春季每小时可利用信道数的日平均量为112．4，夏季为148．7。

　　调制解调技术：通常天线的辐射区域内会存在多个流星余迹．另外不定期出现的极光和散射E层反射都会对流星余迹信号造成多径干扰．因此流星余迹通信可以使用OFDM技术提高其通信性能．但OFDM需克服均峰功率比高、对同步要求高的缺点。

　　速率自适应技术：流星余迹通信信道是变参信道，固定速率使用会浪费信道容量。速率自适应方式的应用一般是在建立信道初期采用高速率传输，随着电平强度的下降逐渐降低速率。

　　高效率天线以及快速跟踪流星余迹技术：流星余迹通信要求天线的波束宽度要覆盖尽可能多的流星余迹，并且增益要尽可能高。宽波束和高增益是相矛盾的指标，因此流星余迹通信的天线需根据应用需求折中选择。目前流星余迹通信大多采用八木天线，今后热门的研究方向是MIMO技术。

　　对流星余迹的快速跟踪能够有效地增加通信时间、提高通信效率。可以通过建立通信区域流星数据库的方式．指导天线指向最优方位．快速跟踪流星余迹小型智能化技术：流星余迹通信是一种应急通信手段，实际应用中要求设备体积小、能够移动中通信、自动化程度高。而流星余迹通信频段低、发射功率大、猝发通信时间短的特点对其设备的实际应用造成了不小的困难。

　　单中心站的星状网：单中心站的星状网是最基本的网络结构中心站使用同一频点与数个远端站进行通信中心站不间断地发出探测信号，当与远端站之间存在流星突发传输链路时．探测信号被远端站收到。远端站发射应答信号．中心站收到应答信号后建立一条与远端站的通信线路．开始与远端站进行低速数据交换．直到数据交换完毕或流星余迹链路中断。

　　多中心站的环状网：该组网方式有多个中心站．中心站之间采用同一频点通信．中心站与下属的远端站可以采用另一频点。中心站可以与相邻的中心站或者下属的远端站建立链路．而远端站只能与所属的中心站建立链路。

　　多子中心站的树状网：中心站与所有的子中心站使用同一频点建立链路．子中心站与所属的远端站通过另一频点建立链路。

• 李攀,李洁等.流星余迹通信技术应用研究[J].《数据通信》.2012,6