平流层通信不久将实现

平流层中的气流随季节和地域而变化，夏季低纬度地区气流比较稳定，平均风速为10ｍ／ｓ～40ｍ／ｓ。平台将随风飘动，必须设法平衡风力作用使平台保持稳定，这是平流层平台和卫星的根本差别，也是轻于空气的气艇一直未能用于通信系统的基本原因。 对平流层位置稳定度的要求目前还没有确定。1997年ＳＳＩ公司曾提出稳定度为±40ｍ，这是很高的指标，实际上很难做到。如何对平台三维稳定度提出合理要求是一个必须研究的课题。对地面用户而言，平台位置变化对用户接收电平有直接影响，接收天线有效面积越大，方向性越好，则接收电平随平台位置变化也越大。在整体设计时对各个子系统的要求应合理安排，不能对某一指标（例如平台稳定度）要求过高。目前一般认为平台位置稳定度以几百米的量级计比较合适。日本计划于2005年前投入应用的平台，其稳定度暂定为±1000ｍ；2008年争取提高至±200ｍ。
平台覆盖区及其应用

　　高空平台作为一个承载工具可以有各种应用，如通信、广播、遥感或科学探测等等。本文以通信为例介绍有关特点和问题。 　　平台通信业务的覆盖区域决定于覆盖区边缘至平台的仰角，仰角越小，覆盖区越大，但覆盖区内不同地点的用户至平台之间的距离差别也越大。ＳＳＩ公司把平台视线所及的整个覆盖区分为市区、近郊区和远郊区，各区边缘至平台的仰角分别为θ＝30°、１0°和0°，各区半径分别为0、125和540ｋｍ，每个覆盖区又分为700个蜂窝小区，三个覆盖区共有2100个小区，按7个小区可重复使用同一个频率计算，频段再用率为300。在ＩＴＵ所指定的 47～48ＧＨｚ频段中其可使用的频带为300ＭＨｚ，按每赫兹１比特的调制效率计算，可提供150万个64ｋｂｉｔ／ｓ的实时信道。假定每个用户平均每天通话2.4小时，则一个平台可有600万个64ｋｂｉｔ／ｓ的数字电话用户，或150万个码率为250ｋｂｉｔ／ｓ的宽带用户，或18.75万个码率为 2Ｍｂｉｔ／ｓ的Ｅ１用户。

　　日本提出一种把平流层系统与其它地面宽带系统（如美国ＡＴＭ Ｆｏ-ｒｕｍ建议的"无线ＡＴＭ系统"和日本的ＭＭＡＣ系统）相结合的方案。计划用100～200个平台构成一个覆盖日本全境的网格形网络，每个平台覆盖面积为40×40ｋｍ2（划分为64个直径5ｋｍ的蜂窝），相邻的平台用光通道相连，通信容量极大，鲁棒性也好，因为从信源至任何终端都可以有很多路由可供选择。这种网络的用途也很广，采用30ＧＨｚ频段时，可以适用于144ｋｂｉｔ／ｓ的移动终端、32Ｍｂｉｔ／ｓ的便携式终端，或高于620Ｍｂｉｔ／ｓ的固定终端。他们认为：这种平台系统还可以实现通过无线接入直接把信息送达各种用户终端，解决"最后一公里"的问题，其价格远低于光纤到户，是一种具有极高竞争力的建设信息基础设施的新型通信体系。 　　97年ＩＴＵ通过把47ＧＨｚ～48ＧＨｚ频段、宽度为600ＭＨｚ的频带分配给平台固定业务使用。这个频段的特点是波长短，天线尺寸小，但雨雪衰减大。目前美日有关机构都在努力争取ＩＴＵ的2000年会议上能安排其它频段，如2、10、20、30ＧＨｚ等供平台系统使用。

　　平流层信息平台的营建是一个巨大的系统工程，涉及能源、材料、大气环境、和空气动力学（稀薄气体条件下的），以及平台的位置保持、姿态稳定等控制技术和放飞、回收等问题。平台的有效载荷是各种电子信息系统。与平台本身相比，信息技术比较成熟，但作为一种新的通信体制却仍有许多重要问题需深入研究。频段的确定是关键问题之一。此外电子系统如何与平台的能源、温度压力和保持稳定等支持系统相适应，如何与其它各种通信系统，如地面通信系统，卫星通信系统等相兼容，构成能互连互通互操作的信息基础设施，都是必须研究解决的问题。这些问题大多需要从基础研究着手，从理论上加以解决。 　　平台的建造也是一个实践性很强的项目，不少问题必须在实践中反复试验，不断改进，才能使系统更为完善。近几年来国外有关单位围绕平台的建造，投入了巨大的人力，物力，组织了几乎涉及全社会各方面的机构（包括科研，金融，制造厂商等），开展了范围广泛的多学科研究和多行业的协作配合，开发这个可用于通信的尚未开垦的"处女地"。 　　可以预期，这种新通信体系的建立已指日可待。我们可及早抓住机会，开展有关工作，争取这种新型的通信系统能早日应用，为中国信息基础建设增添一份力量。