流星餘跡通信

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　　每天有數以億計的流星落人大氣層，其中時速10～75kin的流星與大氣層摩擦，使周圍的大氣電離，並擴散形成以流星軌跡為中心的圓柱狀電離區域(長度可達lOOkm)，這就是“流星餘跡”。而利用流星餘跡反射或散射無線電波進行遠距離通信，則稱之為流星餘跡通信。流星餘跡通信的頻段通常為30100MHz，最佳通信頻段為3550MHz。

　　1.流星餘跡通信的優點

　　抗截獲干擾性能強、保密性好：由於每個流星餘跡存在時間很短，且反射信號在地面的投影範圍較小，僅為15kin左右，不易被偵測、截獲和干擾。通信距離遠：流星餘跡通信單跳理論通信距離可達2200km，這是由流星餘跡的高度(流星餘跡發生的高度h與無線電波的頻率f有關，其經驗公式為：h=124—17lgf，一般為80～100km)和地球曲率的關係所決定的。

　　如圖1所示，地球半徑r為6370km，流星餘跡高度為80—100km，兩站的地面距離為L。

　　cosθ=r／(r+h)，0．9815≤arcosθ≤0．9845，

　　L=2r*θ*π／180。,2016≤L≤2242km．

　　實際應用中流星餘跡通信的距離為800～1600km，超過1600km後信號電平強度急劇下降，通信鏈路難以建立。

　　抗毀性好：流星餘跡通信設備簡單，且可安裝在

　　汽車、艦艇上，具有較好的抗毀性。抗磁暴、太陽活動能力強：磁暴、太陽活動對短波和衛星通信影響較大，相比於短波和衛通，流星餘跡通信受磁暴、太陽活動的影響很小。

　　在核爆條件下能夠正常通信：流星餘跡通信電磁波散射介質的特殊性決定了其在核爆條件下可以正常通信，因此許多軍事強國都將流星餘跡通信作為核反擊情況下的一種重要通信手段。

　　2.流星餘跡通信的缺點

　　通信速率低，且通信方式不是實時的：流星餘跡通信傳輸速率一般為2．4—64Kbit/s。每條流星餘跡通道存在時間約為十幾毫秒至1s之間，流星餘跡的消失不是因為正負離子的複合作用，而是由於電子的相互排斥作用使得其電子密度逐漸下降。一條通道中斷後，再尋找新的通道進行通信尋找平均時間為十秒量級，流星餘跡通信接收設備採取排序手段解決數據未發送完畢而鏈路已中斷問題，因此流星餘跡通信是一種猝發方式的通信。

　　通道特性隨季節和時間變化：流星餘跡在夏季和每天日出時的出現率高，在春秋冬和每天日落時出現率低，因此流星餘跡通信的通信效果有季節性和時間性變化。國內實驗表明，900km的流星餘跡通信，春季每小時可利用通道數的日平均量為112．4，夏季為148．7。

　　調製解調技術：通常天線的輻射區域內會存在多個流星餘跡．另外不定期出現的極光和散射E層反射都會對流星餘跡信號造成多徑干擾．因此流星餘跡通信可以使用OFDM技術提高其通信性能．但OFDM需剋服均峰功率比高、對同步要求高的缺點。

　　速率自適應技術：流星餘跡通信通道是變參通道，固定速率使用會浪費通道容量。速率自適應方式的應用一般是在建立通道初期採用高速率傳輸，隨著電平強度的下降逐漸降低速率。

　　高效率天線以及快速跟蹤流星餘跡技術：流星餘跡通信要求天線的波束寬度要覆蓋儘可能多的流星餘跡，並且增益要儘可能高。寬波束和高增益是相矛盾的指標，因此流星餘跡通信的天線需根據應用需求折中選擇。目前流星餘跡通信大多採用八木天線，今後熱門的研究方向是MIMO技術。

　　對流星餘跡的快速跟蹤能夠有效地增加通信時間、提高通信效率。可以通過建立通信區域流星資料庫的方式．指導天線指向最優方位．快速跟蹤流星餘跡小型智能化技術：流星餘跡通信是一種應急通信手段，實際應用中要求設備體積小、能夠移動中通信、自動化程度高。而流星餘跡通信頻段低、發射功率大、猝發通信時間短的特點對其設備的實際應用造成了不小的困難。

　　單中心站的星狀網：單中心站的星狀網是最基本的網路結構中心站使用同一頻點與數個遠端站進行通信中心站不間斷地發出探測信號，當與遠端站之間存在流星突發傳輸鏈路時．探測信號被遠端站收到。遠端站發射應答信號．中心站收到應答信號後建立一條與遠端站的通信線路．開始與遠端站進行低速數據交換．直到數據交換完畢或流星餘跡鏈路中斷。

　　多中心站的環狀網：該組網方式有多個中心站．中心站之間採用同一頻點通信．中心站與下屬的遠端站可以採用另一頻點。中心站可以與相鄰的中心站或者下屬的遠端站建立鏈路．而遠端站只能與所屬的中心站建立鏈路。

　　多子中心站的樹狀網：中心站與所有的子中心站使用同一頻點建立鏈路．子中心站與所屬的遠端站通過另一頻點建立鏈路。

• 李攀,李潔等.流星餘跡通信技術應用研究[J].《數據通信》.2012,6