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内容简介

本书对下列3部分内容进行了论述，以供从业者、使用者或一般感兴趣的读者参考：*部分讲述对流层散射通信的基本原理、信道模拟方法、传输损耗计算与站型设计流程、分集合并的理论和应用；第二部分为散射通信的高速、低速两类波形的变换方法；*后一部分，按时间顺序介绍了国内外散射通信应用的变革历史，给出典型频段、典型站型的一些设计实例。

作者简介

长期从事地面微波和对流层散射通信设备的研制工作，完成多项预先研究项目，研究方向为：变参信道自适应均衡、多通道分集接收技术、MIMO与空时编码、信道纠错编码、高速调制解调、低速低门限调制解调、突发通信等，在微波和对流层散射通信线路设计方面经验丰富，制定/修订了散射通信工程实施的企业/行业标准。

目　　录

目录
第1章绪论 1
1.1 概述 1
1.2 对流层散射通信的特点 2
1.3 对流层散射通信的应用 4
1.4 本书内容概要 4
第2章对流层散射通信的原理与特点 6
2.1 概述 6
2.2 散射通信的电波传播基本原理 7
2.2.1 散射理论 7
2.2.2 反射理论 8
2.2.3 多模理论 8
2.3 从通信角度对散射信号分类 9
2.4 散射通信的信号衰落特征 11

目 录 第1章 绪论	1 1.1 概述	1 1.2 对流层散射通信的特点	2 1.3 对流层散射通信的应用	4 1.4 本书内容概要	4 第2章 对流层散射通信的原理与特点	6 2.1 概述	6 2.2 散射通信的电波传播基本原理	7 2.2.1 散射理论	7 2.2.2 反射理论	8 2.2.3 多模理论	8 2.3 从通信角度对散射信号分类	9 2.4 散射通信的信号衰落特征	11 2.4.1 快衰落	11 2.4.2 快衰落的时间、空间和频率选择性	14 2.4.3 慢衰落	16 2.5 对流层散射信道与移动通信信道的对比	18 2.6 变参信道的一些基本概念	20 2.7 散射通信的信道模拟仿真技术	22 2.7.1 频率选择性慢衰落信道的抽头延迟线模型	22 2.7.2 散射信道模拟器的原理	24 2.8 信道模型的建议	26 参考文献	28 第3章 对流层散射通信系统的性能计算	29 3.1 图上作业简述	29 3.1.1 地形有关参数计算	29 3.1.2 图上作业实例	31 3.2 L. P. Yeh公式	33 3.3 NBS-TN-101方法简介	34 3.3.1 地形有关参数的修正	35 3.3.2 衰减函数F(?d)	35 3.3.3 频率增益函数H0	36 3.3.4 散射效率因子F0	37 3.3.5 其他修正	37 3.3.6 传播可靠度预报	38 3.4 CCIR方法简介	39 3.4.1 散射损耗年中值计算	39 3.4.2 传播可靠度预报	40 3.5 54所的简便计算方法	40 3.5.1 简便算法的必要性	40 3.5.2 链路长期中值传输损耗简便公式	41 3.5.3 链路门限参数的简便计算公式	43 3.5.4 传播可靠度的简便计算公式	45 3.6 典型工程应用示例	47 3.6.1 计算传播可靠度	47 3.6.2 计算最大通信距离	48 参考文献	49 第4章 对流层散射通信的站型设计	50 4.1 工作模式	50 4.1.1 视距工作模式	52 4.1.2 光滑球面绕射模式	55 4.1.3 刃峰绕射模式	57 4.1.4 对流层散射模式	63 4.2 信号分集	64 4.2.1 分集的基本概念	64 4.2.2 空间分集	65 4.2.3 频率分集	67 4.2.4 角分集	69 4.2.5 时间分集	71 4.3 合并方法与性能	74 4.3.1 计算模型	74 4.3.2 最大比值合并	74 4.3.3 选择式合并	78 4.3.4 等增益合并	79 4.4 站型工程设计概述	79 4.4.1 固定站与机动站的区别	79 4.4.2 设计开始阶段	80 4.4.3 确定路由方案	81 4.4.4 站址勘测	82 4.4.5 链路设计	83 参考文献	86 第5章 对流层散射通信的低速率波形	88 5.1 散射通信站的系统组成	88 5.1.1 收/发信设备	88 5.1.2 高功率放大器	90 5.1.3 调制解调器	92 5.1.4 复/分接设备	94 5.1.5 其他无源/有源微波设备	95 5.2 散射通信波形的设计要求	96 5.3 DAR	98 5.3.1 二进制信号的最佳接收	99 5.3.2 逆调制	101 5.3.3 梳齿滤波器和周期信号的去噪滤波	102 5.3.4 DAR原理	104 5.3.5 DAR的特点	107 5.4 线性调频波形	108 5.4.1 散射信道的分离多径技术	108 5.4.2 Chirp信号	109 5.4.3 Chirp信号的匹配滤波	110 5.4.4 散射通信线性调频波形原理	113 5.4.5 线性调频波形的特点	115 5.5 其他特殊低速波形	116 5.5.1 BPSK/QPSK信号的差分解调	117 5.5.2 多进制FSK	119 5.5.3 二进制直接序列扩频	121 5.5.4 多进制直接序列扩频	124 参考文献	125 第6章 对流层散射通信的中高速率波形	127 6.1 时域自适应均衡概述	127 6.1.1 问题提出	127 6.1.2 数字维纳滤波器	129 6.1.3 时域自适应均衡示例	131 6.2 最小均方均衡器	135 6.2.1 LMS算法	135 6.2.2 LMS算法的特性及应用实例	137 6.3 散射通信的飞行器衰落效应	141 6.4 最小二乘均衡器	144 6.4.1 LS算法	144 6.4.2 RLS均衡器及应用实例	148 6.5 移动通信波形在散射通信中的应用	153 6.5.1 多载波传输和OFDM	153 6.5.2 单载波频域均衡	156 6.5.3 空时编码	157 参考文献	158 第7章 对流层散射信道的纠错编码	160 7.1 散射通信纠错编码应用概况	160 7.1.1 国外散射信道纠错技术发展简史	160 7.1.2 具备FEC功能的典型散射通信modem	162 7.2 慢变瑞利多径信道的纠错理论性能	166 7.2.1 纠错理论性能的计算	166 7.2.2 2个码型计算实例	168 7.3 LDPC在散射通信中的应用	170 7.3.1 LDPC简介	170 7.3.2 LDPC的译码算法	174 7.3.3 译码器的硬件实现	177 7.3.4 LDPC的编码	179 7.3.5 散射通信应用LDPC注意事项	180 7.4 其他高效纠错编码在散射通信中的应用	181 参考文献	183 第8章 对流层散射通信的工程应用	185 8.1 冷战时期的广泛部署	185 8.1.1 白爱丽丝通信系统（WACS）[2]	185 8.1.2 北美三条防空预警线的雷达站点间互连通信系统	187 8.1.3 ACE high通信系统—北约主要的国际通信网[7]	188 8.1.4 前苏联战略指挥及预警通信系统[9]	188 8.1.5 冷战时期部署的散射通信系统的特点	189 8.2 20世纪八九十年代的跃升和实战检验	190 8.2.1 军以上战术级地域公网的远程骨干传输手段	191 8.2.2 军以上战略/战役级指挥通信网的远程骨干传输手段	195 8.2.3 20世纪八九十年代的散射通信系统的特点	197 8.3 20世纪末散射通信的缓慢发展	197 8.3.1 防空炮兵和导弹发射阵地之间的互联	198 8.3.2 民用散射通信快速发展	199 8.3.3 轻型的应急通信手段	202 8.3.4 20世纪末期散射通信系统的特点	203 8.4 21世纪的实战应用及重新跃升	203 8.4.1 高层指挥所/可部署指挥部战区内连接的主用手段	204 8.4.2 营级及以下机动部队的快速暂停式通信设备	207 8.4.3 当前的散射通信系统的特点	214 8.5 散射通信技术的发展展望	215 参考文献	216 附录A CCIR方法	218 A.1 确定链路无线电气候区	218 A.2 传输损耗年中值Ln(0.5)	218 A.3 时间百分比为q(q≥50%)的平均年中值传输损耗Ln(q)	219 A.4 时间百分比为q(q＜50%)的平均年中值传输损耗Ln(q)	220 A.5 时间百分比大于50%的最坏月平均中值传输损耗	220 附录B 柯林斯方法计算天线介质耦合损耗	222 附录C 有限域代数基础知识	223 C.1 GF(2)与GF(2m)	223 C.2 m序列	226 C.3 GF(2)上的线性空间	227

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前　　言

前言
本书的写成首先归功于著者所属的对流层散射通信研究集体。应当看到，对流层散射通信系统的结构十分复杂，它所涉及的专业面是如此广泛，所需要的科研和建设经费投入是如此巨大，以致在20世纪的六七十年代，我国的散射通信线路建设都未能大范围铺开。然而值得庆幸和振奋的是，经过几代从事散射通信的科研人员的努力，这个目前仍然相对冷僻的专业方向被坚持下来并结出丰硕果实。在半个世纪的漫长岁月中，对流层散射通信的基础理论逐步丰富、日渐成熟，很多典型的技术手段至今仍然闪耀着当年首创者的智慧光芒。但是，也有大量与之相关的电路模型、电子器件和测试方法随着科技进步而退出舞台，这一情况难免使得初涉读者感到困惑。为此，著者从本科研团队多年的工程设计实践之中取材，去粗取精编修成册，望能初步展示这个复杂专业之概貌。

前    言
本书的写成首先归功于著者所属的对流层散射通信研究集体。应当看到，对流层散射通信系统的结构十分复杂，它所涉及的专业面是如此广泛，所需要的科研和建设经费投入是如此巨大，以致在20世纪的六七十年代，我国的散射通信线路建设都未能大范围铺开。然而值得庆幸和振奋的是，经过几代从事散射通信的科研人员的努力，这个目前仍然相对冷僻的专业方向被坚持下来并结出丰硕果实。在半个世纪的漫长岁月中，对流层散射通信的基础理论逐步丰富、日渐成熟，很多典型的技术手段至今仍然闪耀着当年首创者的智慧光芒。但是，也有大量与之相关的电路模型、电子器件和测试方法随着科技进步而退出舞台，这一情况难免使得初涉读者感到困惑。为此，著者从本科研团队多年的工程设计实践之中取材，去粗取精编修成册，望能初步展示这个复杂专业之概貌。
对流层散射通信的过程本质是一种在信道中进行能量传输的过程，若要高效、可靠，必须首先有的放矢地研究信道的特点。散射信道既是无间存在的，也是随时可供用户免费使用的。它的可用无线频谱范围非常宽，从炎热的赤道到寒冷的北极圈，都有这种无线线路建设运行的实例。但是，散射通信信号又是衰耗巨大、衰落迅速的，因此若要发现它、研究它、利用它，必须长期观察，付出经年的努力才能掌握。本书的第一部分围绕该问题展开，即散射信号的短时衰落特性，距离衰减特性，季节、年传输损耗的变化和预报（预测）。
在散射信道上实现超视距通信，既需要能力强大的硬件作为基础，也需要设计精巧的波形技术。散射通信所需要的大口径天线、上千瓦甚至数千瓦的发射机即是其物理基础，它是一个国家电子工业实力是否强大、体系是否完备的写照；而波形设计技术则反映了国家科技创新软实力的水平。本书的第二部分介绍散射通信站型设计的相关知识。作为一种特殊的超视距微波通信手段，无论是固定站，还是机动站的工程设计问题都涉及诸多因素，这些因素的内在关联不是简单的硬件决定波形或波形限制硬件，而是二者互为依赖的关系，只有根据用户的需求权衡利弊才能发挥最佳的系统能力。
从20世纪50年代美国AT＆T公司成功建成第一条对流层散射固定通信链路开始，散射通信经历了模拟体制向数字体制，L频段向更高的S、C再到Ku频段，低服务质量的话音通信向高质量数据通信的转变。在该过程中，美国、欧洲各国和前苏联（俄罗斯）都推出了不少经典站型设计，它们或者结构形式作出革新，或者波形先进，或者器件水平超前（在同一时期），抑或应用定位独特，从而长期为人称道。本书最后简单介绍国外散射通信应用发展的历史沿革，任香凝高工查阅了大量文献，并对这一部分内容进行了整理，在此特别表示感谢。无论从事散射通信的技术人员还是相关的用户，这些宝贵的资料都非常值得借鉴。
衷心感谢李文铎研究员，他筹划了本书的框架结构，认真审阅了书稿，对本书的写作提出了很多非常中肯的意见。
如前所述，散射通信涉及多个学科，它不但发展迅速而且应用范围和应用模式也在不断拓展，但作者的知识面有限，不少内容只能奉行拿来主义而无力继续深入，故此敬请不同领域的读者见谅。此外，书中肯定有不少不妥、不足之处，甚至还有错误，恳请读者批评指正。

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