散射通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用分析

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【摘要】散射通信作為一種超視距的無線通信手段，具有通信距離遠(yuǎn)、跨障能力強(qiáng)、傳輸模式多、速率范圍大，應(yīng)用場合廣、抗偵收、抗干擾和抗截獲的能力強(qiáng)等優(yōu)勢，其在軍事通信中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對(duì)各國散射通信裝備的發(fā)展及其在軍事上的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了研究和總結(jié)，并對(duì)散射通信裝備未來發(fā)展及其應(yīng)用拓展趨勢進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】散射通信；裝備運(yùn)用；軍事應(yīng)用

引言

對(duì)流層散射通信[1]（以下簡稱散射通信），作為一種常用的軍事通信手段，具有通信距離遠(yuǎn)、跨障能力強(qiáng)、傳輸模式多、速率范圍大，應(yīng)用場合廣、三抗（抗偵收、抗干擾和抗截獲）能力強(qiáng)等優(yōu)勢，一直在我國軍事通信中發(fā)揮了重要作用[2]；近二十年來，在全面構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)信息支撐體系的軍事需求牽引下，技術(shù)發(fā)展和裝備運(yùn)用取得長足的進(jìn)步。目前，我國無論散射通信技術(shù)水平、裝備性能和數(shù)量規(guī)模已位居世界前列[2]。

一、散射通信裝備現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外散射技術(shù)發(fā)展水平：1）已突破34Mb/s乃至100Mb/s大容量散射傳輸技術(shù)，美國Comtech公司研制的CS67系列散射調(diào)制解調(diào)器采用高頻譜利用率的調(diào)制解調(diào)、高效自適應(yīng)均衡、高效糾錯(cuò)編解碼等技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)100Mb/s[3]；Ratheony公司DART-T戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)散射、日本NEC公司OTH系統(tǒng)傳輸速率也可達(dá)到100Mb/s。2）已突破單天線多重分集接收技術(shù)[4]，美國Signatron公司研制的BLOS-3系列散射通信系統(tǒng)，采用獨(dú)特的信號(hào)處理方法和自適應(yīng)均衡技術(shù)，以單天線、單發(fā)射機(jī)、單接收機(jī)提供4重分集性能；3）已突破高頻段散射通信技術(shù)，美國DART-T戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)散射終端，可成功用于建立Ku頻段（14.9～15.4GHz）的散射超視距通信鏈路；我國也已研制開發(fā)X頻段大容量散射通信設(shè)備。

二、散射通信裝備發(fā)展

電子元器件、新材料、軟件無線電、人工智能等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展大力助催散射通信技術(shù)的發(fā)展，散射通信裝備的發(fā)展和運(yùn)用主要包括：“大容量”、“新頻段”、“高機(jī)動(dòng)”、“智能化”等幾方面[5]。

2.1通信容量大幅提升

梳理分析近二十年散射通信技術(shù)發(fā)展歷程可以看出其通信容量呈現(xiàn)不斷提升態(tài)勢，已從二十年前的2M發(fā)展到如今的34M（裝備能力）[6]，其中軍事需求是“原動(dòng)力”，技術(shù)發(fā)展是“助催劑”。展望未來，著眼軍事需求，大容量散射通信應(yīng)該在進(jìn)一步提升34M通信可靠性、抗干擾能力的前提下，向著更高的通信帶寬發(fā)展，預(yù)計(jì)五年內(nèi)通信容量可達(dá)100M。

2.2發(fā)展Ku頻段散射

隨著大容量發(fā)展、組網(wǎng)運(yùn)用、抗干擾能力提升、裝備小型化以及適應(yīng)5G發(fā)展需要，C波段已經(jīng)不能很好滿足裝備用頻需要，Ku頻段散射通信將成為未來散射通信發(fā)展的一個(gè)重要方向[7]。其主要原因包括：大容量發(fā)展需要、組網(wǎng)運(yùn)用需要、抗干擾能力提升需要、適應(yīng)5G發(fā)展需要、小型化需要。

2.3快速機(jī)動(dòng)能力顯著增強(qiáng)

經(jīng)過近二十年散射通信技術(shù)的快速發(fā)展和裝備的大量運(yùn)用，散射通信裝備的機(jī)動(dòng)能力得到大幅提升，主要表現(xiàn)在：天線自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展和完善和裝備的小型化兩方面[8]。

2.4裝備智能化

裝備通信容量的提升以及抗擾保通的實(shí)戰(zhàn)化要求對(duì)散射裝備的可用性、易用性提出了越來越高的要求。經(jīng)過多年的發(fā)展，散射裝備的可用性、易用性指標(biāo)得到不斷提升，并逐步向智能化方向發(fā)展。

三、散射通信應(yīng)用拓展

隨著散射通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信容量、可靠性等關(guān)鍵指標(biāo)的不斷提高，散射通信裝備運(yùn)用的領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?，主要包括?/p>

3.1固定無線網(wǎng)絡(luò)重要支撐

我國領(lǐng)土和領(lǐng)海地域廣闊，全軍各作戰(zhàn)要素部署分散，地面軍事光纜通信網(wǎng)絡(luò)日趨完善，基本覆蓋了所有作戰(zhàn)單元[9]，但也有少數(shù)作戰(zhàn)要素由于地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，地面光纜建設(shè)相對(duì)困難，特別是在海上方向和邊境地區(qū)尤為突出。

3.2向艦載、機(jī)載甚至太空運(yùn)用方向拓展

超短波通信作為地空通信最主要手段，已基本具備覆蓋國土及一定周邊范圍的數(shù)據(jù)鏈和話音組網(wǎng)通信能力[10]。但由于超短波通信是視距通信，遠(yuǎn)程、遠(yuǎn)海通信保障能力弱。近幾年，相關(guān)研究單位完成了地空超視距散射通信信道傳播特性分析以及可行性驗(yàn)證?？梢灶A(yù)見，在進(jìn)一步解決設(shè)備小型化、天線自動(dòng)跟蹤等問題，實(shí)現(xiàn)通信距離和容量等指標(biāo)的突破，散射將在地空通信中發(fā)揮重要作用，解決遠(yuǎn)程、遠(yuǎn)海通信的急需。

3.3在民用和國際貿(mào)易中發(fā)揮更重要作用。

隨著散射通信技術(shù)的不斷進(jìn)步和裝備能力提升，更多的散射通信裝備開始應(yīng)用于民用無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)[10]，如海上油氣平臺(tái)對(duì)岸通信（固定）、國家應(yīng)急通信通信網(wǎng)（固定+移動(dòng)）等；另外，隨著我國綜合國力的強(qiáng)大，國際貿(mào)易（含軍貿(mào)）的不斷拓展，憑借技術(shù)先進(jìn)性、裝備可靠性和良好的費(fèi)比，散射通信在國際貿(mào)易中也將發(fā)揮更大作用。

四、結(jié)束語

從各國散射通信技術(shù)最新進(jìn)展來看，散射通信裝備將以“高帶寬、小型化、遠(yuǎn)距離”來適應(yīng)未來信息數(shù)字化戰(zhàn)場高效性和高機(jī)動(dòng)性的需求，未來裝備發(fā)展及應(yīng)用將向三個(gè)方向發(fā)展：一是以固定、大型車載等裝備形式為主，裝備能力向更高帶寬、更遠(yuǎn)距離發(fā)展，作為戰(zhàn)略干線通信應(yīng)用；二是以小型車載、箱式站等裝備形式為主，裝備能力在滿足通信帶寬的情況下向更高機(jī)動(dòng)、戰(zhàn)術(shù)組網(wǎng)發(fā)展，作為戰(zhàn)術(shù)骨干鏈路組網(wǎng)應(yīng)用；三是以便攜、背負(fù)等裝備形式為主，裝備能力向小型化、輕量化發(fā)展，作為作戰(zhàn)單元乃至單兵無線引接應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]李志勇，秦建存，梁進(jìn)波.對(duì)流層散射通信工程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.06.

[2]張明高.對(duì)流層散射傳播[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.10.

[3]中國人民解放軍總參謀部通信部.對(duì)流層散射遠(yuǎn)距離通信[M].北京：中國人民解放軍戰(zhàn)士出版社，1982.11.

[4]任香凝，劉瑩等.美軍數(shù)字對(duì)流層散射傳輸技術(shù)發(fā)展新動(dòng)向[J].2006(6):50-53.

[5]外軍電信動(dòng)態(tài)編輯部.美陸軍通信中心司令訪談錄[J].外軍電信動(dòng)態(tài)，2009,(2).2-7.

[8]韓凱峰,劉鐵志.基于反向散射通信的車輛精準(zhǔn)定位技術(shù)[J/OL].電信科學(xué):1-20[2020-07-02].

[10]黃炳宇.對(duì)流層散射通信信道建模與驗(yàn)證[D].北京郵電大學(xué),2019.

作者：楊振平 劉雪峰 呂玉靜 單位：中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所