6、极远传感器的低速率高频数据传输

极远传感器的低速率高频数据传输

1. 引言

在能源供应稀缺的偏远地区，传感器数据传输面临诸多困难。此时可利用电离层建立数据链路，电离层是被太阳辐射电离的上层大气。尽管人造中继器（如卫星）能提供更可靠的通信，但电离层通信仍有其优势，如设备成本低、全球覆盖、抗毁性强等，吸引着现代通信工程领域。

西班牙拉萨尔 - 拉蒙尤以大学的电磁与通信研究小组（GRECO）致力于改进遥感和天波数字通信技术，重点研究南极与西班牙之间的链路。该研究的主要目标是实现长距离斜向电离层探测仪，并将西班牙南极站（SAS）胡安卡洛斯一世站的传感器数据传输到西班牙。

SAS 位于南设得兰群岛的利文斯顿岛，西班牙的研究聚焦于生物、地质环境和自然地理。站内的许多研究活动会收集温度、位置、磁场、高度等数据，这些数据会临时存储在现场的数据记录器中，部分数据随后会传输到西班牙的研究实验室。尽管 SAS 仅在南半球夏季有人值守，但数据收集从未停止。无人值守时，数据会存储在存储设备中，直到下一个南极季节才会下载。需要近乎实时分析的信息会通过卫星链路传输到西班牙，而本文介绍的天波数字通信系统旨在作为卫星通信的备份，甚至替代方案，且无需依赖其他实体的支持或资金。

南极在物理和地质相关的遥感实验方面具有极高的科学价值。由于南极的特殊性，一些实验只能在那里进行，这就要求研究人员将收集到的数据传输到其他大陆的实验室进行深入研究。然而，由于 SAS 发射机位置偏远，尤其是在南半球冬季，系统面临功率限制。因此，即使在吞吐量降低的情况下，维持无线电链路也是一项挑战。一种以最小功率提高数据速率的可能解决方案是在保持可接受性能的同时，提高无线电链路物理层的频谱效率。

2. SAS 的远程传感器