什么是散射通信?

[拼音]：sanshe tongxin

[外文]：scatter communication

利用束射电磁波照射不均匀的大气介质所产生的随机性散射波进行超视距的无线电通信。散射通信按造成无线电波散射的介质分为对流层散射通信和电离层散射通信。

20世纪40年代末，发现超短波和微波有超视距传播现象，随后，证明这种现象是由于对流层不均匀的大气介质引起无线电波的散射而产生的。50年代中期，散射通信开始发展起来，并进入实用阶段。60年代，在无法进行微波接力通信的海岛和无人烟地区，大量使用对流层散射多路通信，最大的通信容量达120路电话，或一路电视。70年代，对流层散射数字通信，也有很大发展。

中国是在50年代末开始进行散射通信传播试验，60年代研制成功中小容量的对流层散射模拟通信设备，70年代已经广泛使用模拟的和数字的对流层散射多路通信系统。

以离地面数公里到18公里左右的对流层作介质进行的散射通信。这种通信方式的可用频率为100～10000兆赫，通信距离最远可达 800～1000公里。对流层散射通信容量较大，可进行远距离多路通信，加上不受核爆炸、太阳黑子、磁爆和极光等影响，多用于难以建立微波中继站的地区。跨距为150～300公里的中、小容量的多路通信(例如60路以下的模拟电话或512千比/秒以下的数字信号)，如果采用小于10米口径天线和千瓦级功率发射机，在经济上优于其他多路通信。这种通信方式目前已在海上油田和军事方面用来进行超视距多路通信。

对流层散射波的传输损耗和起伏衰落都很大。传输损耗与频率、距离、大气折射指数和散射角有关。传输损耗同频率的三次方呈正比关系；随距离的增加而增大，一般每公里传输损耗为0.07～0.13分贝；随大气折射指数增大而减少，一般每增加1N单位，传输损耗减少0.1～0.4分贝。对流层的大气折射指数N，用折射率n或相对介电常数εr来表示：

此外，传输损耗随散射角（发射和接收天线波束的相交夹角）增大而增大，一般散射角每增加1度，散射损耗大约增加10分贝。

对流层传播的衰落有快衰落和慢衰落两种。快衰落主要是多径传输引起的，衰落周期为几分钟。使用空间分集、频率分集和角分集的方法，可有效地减少快衰落。慢衰落是由于对流层低层空间气象条件的变化使折射指数发生慢变化而引起的，并与电路长度和地形等有关，而与使用的频率无关。只有采用高增益天线，大功率发射机和低噪声接收技术，增加载噪比余量，才能保证在慢衰落过程中正常通信。在散射信道中由于多径传输，大型天线的实际增益比它在平面波情况下的增益低，会产生所谓的天线介质的耦合损失（这种损失同天线增益和散射角有关）。因此，天线增益通常超过40分贝时，实际增益会明显下降。

散射传播损耗比自由空间传播损耗大几十分贝。为了提高散射通信效率，必须采取下述措施：

（1）采用大型天线，通常架设方形口径的广告牌式天线；

（2）采用千瓦级的功率速调管发射机、低噪声参量放大器和低噪声场效应三极管放大器；

（3）对于模拟信号调制解调终端机，采用检波前相加的分集技术和门限扩展技术；

（4）对于数字信号调制解调终端机，采用分离多径接收技术（又称瑞克接收法），也可以采用时-频-相调制解调技术或各种类型的自适应技术，以克服多径效应和码间干扰，提高分集效果。

以离地面约60公里以上的电离层作媒介进行的散射通信，可用频率为40～50兆赫，通信距离可达1000～2000公里，不受电离层骚动和极光的影响。但这种通信容量很小，只可传输低速数据，因信号微弱，需要有庞大的天线和大功率发射机，这些设备费用很贵，目前很少采用。

（1）研究散射传播理论对信道进行模拟，以便准确地预测散射信道和选择合适的通信站址；

（2）降低设备的成本，发展移动式散射站。为了适应移动的特点，可采用充气式天线或折叠式天线，并采用角分集或编码分集而不用空间分集，这样可以仅用一副天线；

（3）研究适应时变信道的调制解调技术，充分利用多径传输的能量，以便得到最佳的分集效果和克服信号之间的干扰；

（4）研究自适应天线控制技术，包括角分集技术，远距离收发天线自动对准技术等。

参考书目

J. D. Rogers， Introduction to Digital Troop for Military Tactical Communication， Communication & Broadcasting，Vol.6，No.3，1981.