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李志勇 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121314919

商品编码：28535354407

包装：精装

出版时间：2017-06-01

基本信息

书名：对流层散射通信工程

定价：58.00元

作者：李志勇

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787121314919

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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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。

目录

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目 录
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H036
3.3.4 散射效率因子F037
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 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 DAR98
5.3.1 二进制信号的佳接收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FSK119
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 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 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OFDM153
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modem162
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）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188
8.1.4 前苏联战略指挥及预警通信系统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

作者介绍

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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。

文摘

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序言

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《大气电波传播理论与应用》 书名： 大气电波传播理论与应用 内容梗概： 本书旨在系统性地阐述电波在大气中传播的物理机制、影响因素及其在现代通信工程中的具体应用。我们将深入剖析电波与大气介质相互作用的复杂过程，从微观的电磁场理论出发，逐步构建宏观的传播模型，并在此基础上探讨如何优化通信系统设计，以应对大气环境带来的挑战。全书内容严谨，逻辑清晰，既强调理论的深度，又注重实践的应用价值，力求为读者提供一个全面、深入且实用的电波传播知识体系。 第一部分：电波传播基础理论 本部分将为读者构建坚实的电波传播理论基础。首先，我们将回顾并深入讲解电磁波的基本性质，包括其产生、传播方式（自由空间传播、地面波、天波等）以及与介质相互作用的电磁理论。我们将详细解析电磁场方程组，并探讨其在传播过程中的体现。 电磁波的产生与传播： 阐述麦克斯韦方程组如何描述电磁波的产生与传播，重点分析电场的振荡如何诱导磁场的产生，从而形成电磁波的自持传播。讨论不同频率电磁波的特性差异，以及它们在大气中传播的差异性。 电波的衰减与失真： 详细分析电波在传播过程中遇到的主要衰减机制，包括自由空间路径损耗、吸收损耗（由大气气体、水汽、雨滴、云雾等引起）、散射损耗（由于大气中的不均匀性引起）以及反射、折射、衍射等效应。同时，探讨这些效应如何导致电波信号的失真，影响信息传输的质量。 介质特性对电波传播的影响： 深入研究大气的主要物理参数，如温度、湿度、气压、电离层特性（浓度、高度、扰动等）等，如何影响电波的传播速度、衰减程度、折射角度以及散射特性。我们将建立数学模型来量化这些影响，为后续的传播预测和系统设计提供理论依据。 传播模型构建： 介绍和分析多种经典的电波传播模型，包括基于几何光学和物理光学方法的模型，以及考虑大气折射、衰减和散射效应的复杂模型。重点讲解如何根据不同的传播环境（如地面传播、对流层传播、电离层传播）选择和应用合适的传播模型。 第二部分：对流层电波传播特性 本部分将聚焦对流层，即大气低层（约0-15公里）的电波传播特性。对流层是许多中低频段通信（如VHF、UHF、微波）赖以生存的关键区域，其复杂多变的环境特性直接影响着通信系统的可靠性和性能。 对流层大气结构与电波行为： 详细描述对流层的大气分层结构、温度、湿度、压力随高度的变化规律，以及这些参数如何影响空气的折射率。分析不同气象条件（如晴朗天气、多云、雨、雪、雾）对空气折射率分布的影响，进而阐述这些变化如何导致电波的正常折射、偶发性折射（海导效应、逆温层效应）以及散射。 对流层散射机理： 深入探讨对流层散射的物理基础。我们将解释由大气中介质不均匀性（如温度、湿度、密度的微小扰动）引起的瑞利散射和米氏散射。分析不同尺度的湍流结构对散射强度和方向性的影响。重点讲解对流层散射通信的工作原理，包括发射天线波束覆盖区域内的散射体作用，以及接收天线如何捕获散射回来的信号。 对流层衰减与损耗： 详细分析雨衰、云雾衰减、雪衰等对流层特有的衰减现象。建立相应的衰减模型，并探讨其频率依赖性、降水强度依赖性以及极化效应。分析多径效应在对流层传播中的表现，包括反射、折射造成的信号叠加，以及由此产生的衰落（如起伏衰落、频率选择性衰落）。 对流层传播的统计特性： 介绍描述对流层传播随机性和变化性的统计方法。分析信号强度、衰落深度、衰落持续时间等的概率分布特征。探讨如何利用统计模型来预测通信链路的可用性，并进行链路预算的计算。 第三部分：对流层散射通信系统设计与应用 本部分将从工程实践的角度出发，详细阐述对流层散射通信系统的设计原则、关键技术和典型应用。我们将把前两部分建立的理论知识转化为具体的工程解决方案。 对流层散射通信链路设计： 链路预算分析： 详细讲解链路预算的计算方法，包括确定发射功率、天线增益、馈线损耗、路径损耗（包括自由空间损耗、对流层衰减、散射损耗）、接收机灵敏度等关键参数。分析不同传播距离和频率下，对流层散射链路的链路预算差异。 天线选择与布局： 讨论对流层散射通信中对天线性能的要求，包括高增益、窄波束宽度、良好的方向性以及抗干扰能力。分析不同类型天线（如抛物面天线、相控阵天线）的适用性，并探讨天线架设高度、仰角、方位角等对链路性能的影响。 发射功率与调制解调技术： 阐述发射功率的选择原则，以及如何通过功率控制来优化链路性能。介绍适用于对流层散射通信的调制解调技术，如PSK、QAM等，并分析其在克服衰落和提高频谱效率方面的优势。 应对对流层传播挑战的先进技术： 分集技术： 详细介绍空间分集、频率分集、极化分集等技术在抑制对流层衰落方面的作用。分析不同分集技术的实现方式和效果。 纠错编码： 讲解前向纠错（FEC）编码在提高数据传输可靠性方面的原理和应用，特别是低密度奇偶校验码（LDPC）等先进编码技术在对流层散射通信中的应用。 信道估计与均衡： 探讨如何通过精确的信道估计来补偿信道引起的失真，以及自适应均衡技术在对抗频率选择性衰落中的作用。 功率控制与自适应调制： 分析动态功率控制和自适应调制（AMC）技术如何根据实时信道条件动态调整发射功率和调制方式，以最大化链路吞吐量和可靠性。 对流层散射通信的典型应用： 远程通信： 介绍对流层散射通信在难以铺设光纤或无线电通信困难的区域（如山区、海洋、沙漠）的远程通信应用，例如作为陆地移动通信的补充、为偏远地区提供通信服务。 军事通信： 阐述对流层散射通信在军事领域的应用，如战术通信、战场信息传输、指挥控制系统等，尤其是在需要快速部署、高可靠性和抗干扰能力的场景。 应急通信： 探讨对流层散射通信在灾难救援、应急通信中的作用，能够快速建立通信链路，支持信息传递和协调工作。 其他应用： 简要介绍对流层散射通信在广播电视信号传输、气象监测等领域的潜在应用。 第四部分：电波传播的仿真与测量 为了更好地理解和预测电波传播特性，本部分将介绍仿真技术和测量方法。 电波传播仿真软件与工具： 介绍常用的电波传播仿真软件，如Pathloss, ITU-R Rec. P系列模型实现工具等，并讲解如何利用这些工具进行链路设计和性能预测。 电波传播测量技术： 介绍现场测量电波传播参数的方法，包括信号强度测量、衰落测量、多径效应测量等。探讨测量数据在模型验证和系统优化中的作用。 结论与展望： 本书在总结现有理论和技术的基础上，进一步探讨了对流层散射通信领域的前沿研究方向和未来发展趋势，例如更高效的散射模型、更智能的自适应通信技术、以及在物联网和5G/6G通信中的新机遇。 本书适合通信工程、电子工程、信息工程等专业的学生、研究人员以及从事相关领域工作的工程师阅读。通过对本书的学习，读者将能够深入理解电波在大气中的传播奥秘，掌握对流层散射通信系统的设计与优化方法，从而在实际工程中应对各种挑战，设计出更可靠、更高效的通信系统。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个技术研讨会上偶然听闻这本书的，当时几位资深工程师都在提到它的前瞻性。我立刻找来翻阅，发现它对当前新兴的通信技术趋势有着独到的见解。书中对于未来频谱资源的利用和应对大气湍流影响的算法探讨，简直是为我们这些身处行业前沿的人士打开了一扇新的窗户。作者似乎对下一代无线通信网络的瓶颈有着深刻的洞察，并提出了许多切实可行的创新思路。这不仅仅是一本介绍现有技术的书，更像是一份引领行业未来方向的蓝图，读起来让人激动不已，迫不及待想将这些理念应用到实际项目中去检验。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事系统集成的技术人员，我最看重的是工具书的实用性和可操作性。这本书在这一点上表现得尤为出色。它没有停留在理论层面做空谈，而是提供了大量关于系统设计、链路预算和性能评估的具体步骤和参考公式。书后附录中的一些关键参数表格和常用软件工具的介绍，更是直接可以应用到我们的日常工作中，极大地提高了工作效率。我甚至发现，书中提到的某些优化参数设置，比我们目前内部文档中的标准值更为精确和前沿。这本书与其说是一本理论专著，不如说是一部结合了前沿研究成果的“工程宝典”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初对这本书是抱持着一丝怀疑态度的，毕竟“工程”二字往往意味着枯燥和晦涩。然而，这本书的写作风格出乎意料地流畅且富有人情味。作者似乎非常擅长将深奥的数学推导和物理现象，用一种非常贴近实际操作的语言娓娓道来。阅读过程中，我感觉自己不是在啃一本教科书，而是在听一位经验丰富的导师分享他的工程实践心得。他总能恰到好处地穿插一些案例分析，解释了为什么某些理论模型在实际部署中会遇到困难，以及如何通过工程妥协找到最优解。这种以实践为导向的叙事方式，极大地降低了学习门槛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很吸引人，封面采用了一种深邃的蓝色调，配上简洁有力的标题字体，立刻给人一种专业、严谨的感觉。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，字迹工整，阅读起来非常舒适，即便是长时间的研读也不会感到眼睛疲劳。我特别欣赏作者在排版上的用心，图表和公式的布局合理，逻辑清晰，使得复杂的理论知识在视觉上传达时变得更加直观易懂。这本书的配图质量非常高，很多工程示意图都非常精细，有助于理解书中所阐述的物理模型和技术实现细节。从整体的物理质感来看，这本书完全达到了专业教材的标准，让人拿在手里就充满了学习的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻。它不仅涵盖了基础理论的扎实构建，从电磁波传播的基本定律到大气光学特性的统计描述，无一不详尽阐述。更难能可贵的是，它对前沿的信号处理技术也进行了深入挖掘，比如自适应均衡和信道估计的最新进展。我注意到作者在处理复杂数学问题时，总是先给出直观的物理意义解释，再引入严谨的数学证明，这种“先知后术”的结构安排，使得知识的吸收过程非常自然。对于希望全面掌握该领域知识体系的读者来说，这本书无疑是一个极佳的“一站式”学习资源。