基于平流層通信技術(shù)的軍事通信網(wǎng)絡(luò)研究

薛強(qiáng)

摘要：基于軍事通信環(huán)境的特殊要求，通過(guò)分析技術(shù)手段的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇多址技術(shù)在平流層通信——碼分多址技術(shù)，選擇通信天線在平流層通信——全波波束掃描和下行波束掃描。

關(guān)鍵詞：平流層;通信技術(shù);軍事通信網(wǎng)絡(luò)

在平流層通信中，蜂窩系統(tǒng)中的所有設(shè)備共享通信網(wǎng)絡(luò)中使用的帶寬。這需要使用更好的技術(shù)來(lái)控制無(wú)線通信信道，以確保通信服務(wù)的質(zhì)量。通過(guò)使用相關(guān)協(xié)議和更好的多址技術(shù)來(lái)利用無(wú)線通信信道，可以合理地利用通信網(wǎng)絡(luò)中使用的帶寬。

1平流層通信中多址技術(shù)的選用

頻分多址（FDMA）是指平流層空中通信平臺(tái)和多用戶。每種信號(hào)方法都可以使用自己的頻段，互不干擾，通過(guò)不一致的載波頻率來(lái)區(qū)分用戶的地址。實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。然而，頻分多址系統(tǒng)的系統(tǒng)容量非常小。由于中繼器中使用的大功率放大器的線性特性不理想，導(dǎo)致中繼器中使用的大功率放大器之間存在相互干擾的問(wèn)題。此時(shí)需要進(jìn)行固定補(bǔ)償，將載流子的能量擴(kuò)散到一定程度。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化頻譜排列，減少了相互干擾。例如，通過(guò)人為設(shè)置一些保護(hù)頻帶，可以消除相鄰信道造成的干擾。然而，需要指出的是，人為設(shè)置一些保護(hù)頻帶會(huì)減少頻譜的利用。

時(shí)分多址（TDMA）是指平流層空中平臺(tái)與多個(gè)用戶通信，每個(gè)信號(hào)使用不同的時(shí)隙，通過(guò)時(shí)隙的不一致來(lái)區(qū)分用戶的地址。時(shí)分復(fù)用技術(shù)避免了頻分復(fù)用過(guò)程中相鄰信道的干擾，提高了中繼器的功率利用率，增加了系統(tǒng)容量，信道可以根據(jù)需求進(jìn)行分配。然而，分時(shí)多址設(shè)備的制造和維護(hù)是一個(gè)難題。碼分多址使用一組標(biāo)準(zhǔn)正交（或準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)正交）偽隨機(jī)序列根據(jù)用戶地址的不一致性來(lái)區(qū)分用戶地址。

碼分多址（CDMA）就是將初始信息帶寬提高一倍來(lái)獲取各種噪聲信號(hào)。碼分多址能夠在低信噪比下正常通信，系統(tǒng)容量大。理論上，用戶的數(shù)量是沒(méi)有限制的。語(yǔ)音激活可以增加系統(tǒng)容量，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域軟切換，并可以與窄帶系統(tǒng)共存，大大提高頻譜利用率。

通過(guò)對(duì)以上三種技術(shù)進(jìn)行比較和分析可知，平流層通信使用的最佳多址技術(shù)是碼分多址技術(shù)。

2平流層通信的天線選擇

眾所周知，天線是平流層通信的重要組成部分。平流層通信的通信方式分為固定通信方式和移動(dòng)通信方式。在移動(dòng)通信模式中，各小區(qū)之間的信號(hào)交換在空中進(jìn)行，大大減少了地面站的數(shù)量。這些主要是通過(guò)艦載多波束天線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

平流層通信與地面通信有許多不同之處。平流層通信采用空間分割多路技術(shù)。平流層通信可以通過(guò)從多波束天線向某個(gè)區(qū)域發(fā)送波束來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，多波束天線將波束發(fā)射到與小區(qū)覆蓋面積相等的區(qū)域。不同的波束可以使用相同的頻帶，允許不同的區(qū)域在同一時(shí)間通信，而不是劃分時(shí)間間隔進(jìn)行通信，這是很容易完成的空間分復(fù)用。

平流層天線平臺(tái)采用多波束天線將地球劃分為小區(qū)域。波束間的信號(hào)切換對(duì)應(yīng)著小區(qū)間的信號(hào)切換，使得協(xié)議L的平流層通信方式與非常成熟的小區(qū)系統(tǒng)非常相似。多波束天線的工作方式可以采用自適應(yīng)線性方式

分為三類(lèi)：

（1）開(kāi)關(guān)波束是一種非?；镜亩嗖ㄊ炀€，其設(shè)備制造相對(duì)簡(jiǎn)單。上行和下行光束都有特定的模式和光束數(shù)。根據(jù)最佳接收信號(hào)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，交換波束決定了波束通過(guò)上行鏈路的方向，所以交換波束自適應(yīng)天線不需要通信信號(hào)的相位相干性。

（2）下橫梁有多種固定橫梁可供選擇。上行信道的波束數(shù)量受接收信道數(shù)量的限制，上行信道與交換信道相同。然而，下行信道比有交換光束的下行信道更復(fù)雜。下行光束由平行光束組成，下行光束的光束數(shù)大于上行通道的光束數(shù)。通過(guò)上行信道估計(jì)到達(dá)方向，然后通過(guò)多個(gè)不同的下行光束來(lái)選擇一個(gè)更好的下行光束。

（3）完全束掃描。完成這類(lèi)光束掃描

這種分類(lèi)是最高級(jí)的，也是最復(fù)雜的。其中，每個(gè)天線必須有一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射機(jī)。接收和發(fā)射必須具有相相干性，相相干性遠(yuǎn)高于多個(gè)固定光束的下行光束。上下游光束的數(shù)量和全光束掃描的光束模式不受限制，因此具有很好的抗干擾性能。

如果只采用全波束掃描，波束數(shù)太大，其所達(dá)到的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理計(jì)算量很大。普通計(jì)算機(jī)難以完成，且成本過(guò)高，難以實(shí)時(shí)處理信息。因此，下行波束中有多種固定波束，并有一種完整的波束掃描方案，采用固定波束選擇實(shí)現(xiàn)一般的信號(hào)召喚模式，同時(shí)選擇其中的一些波束進(jìn)行掃描。在城市中心，主要采用固定束組，以掃描束為輔助;掃描波束主要用于偏遠(yuǎn)地區(qū)，輔助設(shè)置固定波束。

3安全策略評(píng)估

安全策略評(píng)估是在回答軍事通信網(wǎng)絡(luò)所有問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有軍事通信網(wǎng)絡(luò)的整體安全策略進(jìn)行評(píng)估。本次評(píng)估應(yīng)包括技術(shù)和管理兩個(gè)方面，主要包括以下三個(gè)方面：

（1）安全政策是否包括軍事通信網(wǎng)絡(luò)各方面的安全指南;

（2）安全策略中包含的管理和使用方法是否完全正確和可行;

（3）安全策略中包含的所有內(nèi)容是否可以詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。

隨著軍事通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，安全策略的評(píng)估方法也在不斷更新。以上僅包括一些常見(jiàn)的安全策略評(píng)估方法。然而，軍事通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的用戶也可能成為軍事通信網(wǎng)絡(luò)的攻擊者。因此，安全策略的評(píng)估必須首先全面控制與軍事通信網(wǎng)絡(luò)功能相關(guān)的所有因素。

4結(jié)束語(yǔ)

軍事通信網(wǎng)絡(luò)不可能是絕對(duì)安全的，實(shí)際的安全很大程度上取決于通信人員的安全意識(shí)。在通信人員的安全意識(shí)相對(duì)較弱的情況下，安全政策的完善是整個(gè)軍事通信網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)。不同的軍事通信網(wǎng)絡(luò)有不同的安全策略。該安全策略需要能夠回答整個(gè)軍事通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有與安全相關(guān)的問(wèn)題。對(duì)于所有與安全相關(guān)的問(wèn)題，我們都應(yīng)該有一個(gè)相對(duì)完善的答案，同時(shí)，我們也應(yīng)該有一個(gè)相對(duì)完善的方法來(lái)處理這些安全問(wèn)題，那就是為軍事通信網(wǎng)絡(luò)制定一個(gè)相對(duì)完善的安全政策。這種安全策略做好后，應(yīng)成為軍事通信網(wǎng)絡(luò)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

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