對流層散射通信在跨海通信系統中的應用研究

摘 要 在分析對流層散射通信的特點的基礎上，討論對流層散射通信在跨海通信系統的適用性，研究了對流層散射通信在跨海通信中的實際應用場合，對促進未來我軍跨海通信的發展，起到積極的推動作用。

關鍵詞 島嶼通信;跨海通信;對流層散射通信

引言

跨海通信系統，是保障聯指對跨海作戰的陸海空軍和第二炮兵作戰集團實施指揮控制及信息傳輸的公共通信網，基本設想是依托國防固定通信網，以戰區機動骨干通信系統為基礎，以衛星通信、散射通信和海底光纜為信道，將各軍兵種通信系統進行綜合集成，構成一個分布式一體化跨海通信系統[1]。隨著現代科技的進步，敵對人為干擾日益增多，電磁環境日益惡劣，因此在未來渡海登島作戰環境中，跨海通信系統受敵打擊威脅大，“跨海通”保障生存難。一旦我跨海通信樞紐被敵摧毀，將對我渡海登島作戰形成致命打擊。因此在未來渡海作戰戰場環境中，確保通信系統的安全是前提。對流層散射通信由于其具有單跳跨距遠、通信容量大、抗干擾和抗截獲能力強、不受核爆影響，以及能夠跨越復雜地形進行全天候可靠通信等突出優點，在各軍兵種中得到了廣泛的應用，并在當代高技術戰爭中發揮重要的作用。

1對流層散射通信簡介

對流層散射通信是一種利用對流層大氣媒介中的不均勻體對電波的前向散射作用而實現的超視距無線通信方式。對流層散射通信使用超短波和微波波段，是一種傳統的、成熟的通信方式。

在對流層大氣中普遍存在著渦旋性的湍流運動，這些湍流不斷地變化，使產生的渦旋分裂成較小的渦旋，較小的渦旋又分裂成更小的渦旋，直到最小的渦旋在流體黏滯力的作用下消失，最終轉變為熱能，而與此同時，又有新的渦旋在大氣對流中產生了。各種尺寸的渦旋團的不斷運動和變化，其溫度、濕度、氣壓也不斷起伏的變化，這就造成了每個渦旋的介電常數與周圍大氣的介電常數有微小的差異，每個渦旋都是一個介電常數的局部不均勻體。在入射無線電波的激勵下，每一個不均勻體在其尺寸與入射無線電波的波長可以比擬時，就像一個小偶極子天線，能感應出電流并把入射電波的能量向四面八方輻射出去，我們稱這些“小天線”為散射體。在實際大氣中，入射電磁波在傳播路徑上遇到無數個散射體，這些散射體都對接收天線提供電磁波場強，于是接收端就能夠接收到超視距以外散射過來的無線電波[3]。

2跨海通信的理論依據

對流層散射通信是一種成本效益高、中遠程鏈路的通信手段。并且由于其電磁波散射的傳播機理，對流層散射通信與其他通信手段相比有著比較突出的特點，軍事意義極大。

一是單跳跨距遠，通常可達100～500km，并且有明顯的“越障”能力。海島間的距離通常為200公里左右，屬于對流層散射通信的單跳距離，在不利于建設中間站的海面可以被散射通信跨越掉。并且散射天線面向大海輻射電磁波，前方基本無遮擋，非常符合散射通信的技術要求，二是通信容量大，可達8Mb/s以上，目前國際上已成功實現了40Mb/s的傳輸速率。利用對流成散射通信鏈路可以作為我軍跨海通信網干線傳輸的主干線。三是對流層傳播信道穩定，支持全時域、全天候工作，基本不受雷電、極光、磁暴和太陽黑子等惡劣自然環境的影響。四是抗干擾、抗截獲能力強、抗毀性能好，這是其他通信方式不可比擬的。

另外，在跨海通信中散射通信鏈路要經過海面上空傳播，按照瑞利分布的散射信道傳播模式進行統計，海上的散射年中值電平比陸地要高6～10dB;海上還常常呈現規則、不規則層反射及大氣波導現象，造成了通信信號異于陸地的反常傳播，這使得散射通信系統在海上的通信性能大大優于在陸地上的使用性能。在同樣的設備能力下，可獲得海上傳輸容量或單跳通信距離的大幅度提升;而為了實現同等容量和通信距離的信息傳輸，散射通信對設備能力（發射功率、天線口徑）等的要求顯著低于陸地傳播需求[2]。

3對流層散射通信在跨海通信中的應用

海島作戰環境往往比較偏僻，地形復雜，兵力部署分散，且不在國防固定通信網范圍內。因此，要求通信裝備要有很強的越障能力和機動性能，通信系統要由較強的抗毀能力和保密性，對流層散射通信系統在滿足這些要求上顯得獨具優勢。

3.1 登島作戰的跨海多路通信

利用我軍某型散射裝備，配合衛星通信、海底光纜，以點對點通信方式，為大陸與海島、海島與海島間提供無線信道，可以實現登陸部隊與指揮所之間的話音、傳真、數據、視頻等大容量通信。

3.2 擴大干線引接通信機動范圍

目前我軍散射裝備已經實現小型化，建站時間短，機動性強。因此，作戰部隊指揮所的選擇和戰場機動范圍基本不受限制，可以滿足數百公里的通信需求，大大提高作戰部隊的機動作戰能力。

3.3 惡劣電磁環境下的應急通信

在電磁環境非常惡劣，群路無法正常通信時，可以使用對流層散射裝備實現最低限度應急通信。雖然通信容量比較低，但在通信距離上成倍的延長，且保障特殊用戶的最低通信需求是非常有效的。如指揮所、通信樞紐等配備散射裝備，是保障戰時通信系統頑存能力的重要手段之一。

4結束語

對流層散射通信在軍事通信中具有衛星通信和微波接力通信無法替代的地位和作用，憑借其自身固有的突出優點，一直受到世界各個國家軍事部門的重視。由于海島地理環境和氣候環境的特殊要求，同其他通信手段相比，采用散射通信手段達成跨海通信具有更強的抗破壞能力和更高的可靠性，尤其在核條件下，它是能可靠地指揮部隊的為數不多的通信方式之一。因此，散射通信有著廣闊的發展前景。

參考文獻

[1] 劉勇，于德深，陸雪娟.聯合登島作戰“跨海”通信研究[J].空軍軍事學術，2005，（3）：40-44.

[2] 李榮海，任香凝，劉瑩，等.數字對流層散射傳輸技術新動向綜述[J].無線通信技術，2007，33（3）：8-13.

[3] 張明高.對流層散射傳播[M].北京：電子工業出版社，2004：87.

作者簡介

趙彬（1983-），男，學歷：碩士研究生，現就職單位：陸軍通信訓練基地講師，研究方向：軍事通信，衛星通信，散射通信。