阅读说明：本技术 基于电离层的直接感测而调整传输 (Adjusting transmissions based on direct sensing of the ionosphere ) 是由 凯文·J·巴比奇 于 2018-10-03 设计创作，主要内容包括：一种通信系统使用天波传播来通过数据传输路径在通信节点之间传输数据。大气传感器被配置为在所述数据传输路径的反射点处收集大气数据,在所述反射点处所述传输路径从大气重定向到地球的表面。由所述大气传感器收集到的数据可用以预测未来电离层条件,并确定用于在所述通信节点之间传输数据的最佳工作频率。(A communication system uses sky-wave propagation to transmit data between communication nodes over a data transmission path. An atmospheric sensor is configured to collect atmospheric data at a reflection point of the data transmission path, at which the transmission path is redirected from the atmosphere to the surface of the earth. Data collected by the atmospheric sensors may be used to predict future ionospheric conditions and determine an optimal operating frequency for transmitting data between the communication nodes.)

基于电离层的直接感测而调整传输

背景技术

电磁波的天波传播允许跨长距离相对低延时地传输数据。这些电磁波最 初被引向天空，并最终从大气地足够电离的部分(电离层)折射而被引导回 地球表面。然而，电离层的条件由于多种因素而不断变化，包括一天中的时 间、太阳耀斑和天气条件。电离层中的这些改变会影响通过天波传播的数据 传输的特性。电离层数据的公共来源是可用的，但是这些来源可能会测量离 理想数据传输路径很远的电离层条件，并且因此可能被证明是不准确的。

发明内容

在某些通信系统中，使用电离层探测仪网络(诸如政府机构提供的电离 层探测仪数据)来对电离层进行建模。然而，这些网络系统中的电离层探测 仪在涉及的反射点处并不直接与具体电离层条件有关。此当前系统直接定位 电离层探测仪以及其他传感器，来在沿数据传输路径的反射点或其他关键区 域处收集数据。在一个特定方面中，电离层探测仪直接位于无线电信号的一 个或多个反射点下方。在另一示例中，天气传感器阵列可用以感测天气条件， 诸如闪电或可能不利地影响无线电传输的其他条件。

基于在这些不同点处感测到的电离层条件和环境条件，此信息以及其他 信息可用以对何时应切换频率以及帮助对信号进行解码进行建模和选择。在 一个特定示例中，将电离层探测仪放置在船、气球、抽油装置或其他结构上， 以连续监视位于海洋中特定反射点下方的电离层条件。在其他变型中，各个 站可用以诸如在用于沿着路径传输音乐的广播模式期间监视数字广播信号， 以对沿着路径的信号和频率的降级进行建模。运用此数据，系统可以预测未 来电离层和可能不利地影响通信的其他条件。基于此信息，可以控制通信电 路的许多不同方面。例如，此数据可用以挑选何时切换到其他信道以及选择 哪个信道作为下一信道。此信息也可用以对传输信号进行编码和/或解码。

取决于许多因素，诸如电离层条件，用于增强传输的信噪比的最佳或可 用频率可能会变化。例如，最佳传输频率可以根据传输是两跳路径还是三跳 路径而变化。通过测量电离层高度和条件以及其他测量(诸如信号强度和噪 声)，可以更新传输频率以减少延时和/或错误。至少部分地基于通过电离层 探测仪测量的电离层条件而选择呈一种形式的最佳频率。取决于来自一个或 多个电离层探测仪的测量值，可以切换频率以减少误差和/或减少延时。较大 的到达角表示信号的天波传播路径位于相对较长的三跳路径上，而不是较短 的两跳路径上。在长度更长的情况下，三跳路径与两跳路径相比通常(但并 非总是)经历更大的失真和/或延时。电离层探测仪可用于确定信号在接收到 时的形成良好程度，使得系统可以进行适当的调整。在一个示例中，至少部 分基于电离层探测仪读数，系统被配置或偏置为在到达或超过特定阈值时切 换到具有较短跳数的路径(即，较短路径)。相反，当信号降到至少部分基 于电离层探测仪读数而确定的阈值以下时，系统以一种变型切换回以接收具 有更多跳变的信号。在一种形式中，相比于比更小跳数上传输的信号，系统 针对在更大跳数上行进的信号使用较短分组长度。在一种形式中，分组大小 通常取决于传输角和/或到达角而相反地变化。例如，三跳路径的分组大小比 两跳路径的分组大小更短。

尽管将参考执行金融交易策略来描述所述系统，但是此系统和技术可以 用于关注时间和带宽的其他情况或行业中。例如，此系统可用以执行远程手 术或医学诊断、科学仪器或研究(例如，用于天文学或物理学)、控制分散 的全球计算机网络和/或军事应用。此系统和技术可以例如适于并入到地震/ 海啸预警系统中。某些远程深水地震传感器可以提供信号，以视地震的严重 程度和类型而采取一系列复杂行动来保护指定的人口中心和相关基础设施。 例如，在检测到地震(或由此产生的海啸)后，传感器或监视中心可以传输 信号，使核反应堆立即加电和/或电网将电力重新路由到应急基础设施以缓解 这种情况。在另一示例中，所述技术可以用于对通信系统本身进行基础维护 或增强。作为非限制性示例，由于文件通常很大，因此可以沿着高带宽、高 延时链路(诸如光纤电缆)发送用于对接收器站(或传输器站)的调制解调 器、天线和/或其他设备进行编程和/或重新编程的代码。替代地或附加地， 可以经由天波传播(例如，无线电和/或经由站点传输线(诸如经由微波)发 送所述代码中的一些或全部。所述代码可以包括用于视各种情况而控制设备 的一个或多个程序、库、数据和/或子例程。传输器站经由天波传播可以向接 收器发送触发信号，以便选择待执行的全部或部分代码，以便对接收器站处 的设备进行修改或重新编程。例如，所述代码可用以针对特定特性而对接收 器站进行调谐，诸如用于减少延时、功耗和/或错误(和/或增加带宽)。这些 调谐特性可以包括在某些操作条件、时间和/或环境特性下无法表现良好的折 衷。例如，可以优化代码中的一个子例程以减少延时，优化另一子例程以减少错误，并且还可以优化另一子例程以节省功耗。在此示例中，触发信号可 用以选择这些子例程中的一个，以便视特定时间的需要而对接收器进行重新 编程。所得改变可以是改变设备的功能的软件改变和/或设备的物理改变，诸 如天线系统的高度和/或角度的物理改变。之后，取决于当时的需求，可以经 由触发信号选择不同的子例程、程序、数据和/或代码区域。可以定期、连续 或根据需要发送对代码的更新或改变。

本发明的其他形式、目的、特征、方面、益处、优点和实施例将从同此 提供的详细描述和附图变得显而易见。

附图说明

图1是用于通过单独通信链路传输数据的系统的示意图，其中一个通信 链路使用天波传播。

图2是进一步说明图1的天波传播的示意图。

图3是说明图1的天波传播中的地基转发器的用途的示意图。

图4是说明图1的天波传播中的机载转发器的用途的示意图。

图5是说明包括图1所示的电离层的大气的附加层的示意图。

图6是说明图5所示的大气的各个电离层的示意图。

图7是说明在图1至图6中大致说明的天波传播的附加细节的示意图。

图8是说明传感器在图1的天波传播中的反射点处的用途的示意图。

图9是说明图1的通信节点的附加细节的示意图。

图10是说明使用天波传播来传输数据的方法的流程图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中说明的实施例，并且 将使用特定语言来描述它们。然而，应理解，并不由此意图限制本发明的范 围。所描述实施例中的任何改变和其他变型以及如本文描述的本发明的原理 的任何其他应用都被认为是本发明所属领域的技术人员通常会想到的。尽管 详细地示出了本发明的一个实施例，但是对于相关领域的技术人员显而易见 的是，为了清楚起见，可能未示出与本发明不相关的一些特征。

图1以100说明被配置为经由低延时、低带宽通信链路104传送数据并 经由高延时、高带宽通信链路108分离数据的系统的一个示例。通信链路104 和108在第一通信节点112与第二通信节点116之间提供单独的连接。低延 时连接104可以被配置为使用经由天波传播通过自由空间的电磁波124来传 输数据。电磁波124可以由第一通信节点112中的传输器生成，并沿着传输 线136传递到天线128。遇到大气120的电离部分时，天线128可以辐射电 磁波124。接着，此辐射的电磁能可以被大气层120的电离部分折射，从而 使波124重定向到地球。波124可以由通过传输线140耦合到第二通信节点 116的接收天线132接收到。如图1中说明，传输通信节点可以使用天波传 播来在整个地球表面上长距离传输电磁能，而不需要一条或多条传输线来承 载电磁能。

还可以使用高延时通信链路108来在通信节点112与116之间传输数据。 如图1中说明，可以使用通过地球的传输线144来实现高延时通信链路108， 通过地球可以包括穿过海洋或其他水体的下方或通过海洋或其他水体。如图 1所示，高延时通信链路108可以包括转发器152。图1说明沿着传输线144 的四个转发器152，尽管可以使用任何合适数量的转发器152。传输线144 也可能根本没有转发器。虽然图1说明通信链路104从第一通信节点112向 第二通信节点116传输信息，但传输的数据可以在两个方向上沿着通信链路 104、108通过。

客户端160可以具有到第一通信节点112的连接164。客户端160可以 通过连接164向第一通信节点112发送指令。在第一通信节点112处，准备 通过低延时链路104或高延时链路108或两者将指令发送到第二通信节点 116。第二通信节点116可以通过连接172连接到指令处理器168。客户端 160可以是期望跨一段距离发送指示的任何企业、团体、个人或实体。指令 处理器168可以是旨在接收或执行那些指令的任何企业、集团、个人或实体。 在一些实施例中，连接164和172可能是不必要的，因为客户端可以直接从 通信节点112发送要传输的数据，或者通信节点116可以直接连接到指令处 理器168。系统100可以用于期望的任何种类的低延时数据传输。作为一个 示例，客户端160可以是远程工作的医生或外科医生，而指令处理器168可 以是用于在患者身上工作的机器人仪器。

在一些实施例中，客户160可以是金融工具交易者，而指令处理器168 可以是证券交易所。交易者可能希望向证券交易所提供指令，以在特定时间 买卖某些证券或债券。替代地或附加地，指令呈由交易者和/或第三方组织(诸 如新闻组织或政府)供应的新闻和/或其他信息的形式。交易者可以将指令传 输到第一通信节点112，后者使用天线128、132或通过传输线144将指令和 /或新闻发送到第二通信节点。接着，股票交易所可以在收到指令和/或新闻 后处理交易者所需的动作。

系统100可用于高频交易，其中在计算机上执行交易策略以在几分之一 秒内执行交易。在高频交易中，仅几毫秒的延迟就可能使交易者损失数百万 美元；因此，交易指令的传输速度与传输数据的准确性一样重要。在一些实 施例中，交易者可以在交易者希望执行交易之前的时间使用高延时、高带宽 通信链路108来将预设交易指令或用于执行交易的条件传输到位于紧邻证券 交易所的通信节点116。这些指令或条件可能需要传输大量数据，并且可以 使用更高带宽的通信链路108来更准确地传递这些指令或条件。另外，如果 在希望执行交易之前的时间发送指令或条件，那么可以容许通信链路108的 较高延时。

指令的最终执行可以通过交易者向存储指令的系统传输触发数据来完 成。替代地或附加地，触发数据可以包括由交易者和/或单独的第三方组织供 应的新闻和/或其他信息。在接收到触发数据时，将交易指令发送到证券交易 所并执行交易。传输的触发数据通常比指令的量少得多；因此，可以通过低 延时、低带宽通信链路104发送触发数据。当在通信节点116处接收到触发 数据时，用于特定交易的指令被发送到证券交易所。通过低延时通信链路104 而不是高延时通信链路108发送触发数据允许尽可能快地执行期望交易，从 而相比于交易相同金融工具为交易者提供时间优势。

图1所示的配置在图2中进一步说明，其中第一通信节点112与第二通 信节点116在地理上彼此远离，被地球(156)的表面的大部分分离。地球 表面的这一部分可能包括一个或多个大洲、海洋、山脉或其他地理区域。例 如，在图1至7中跨越的距离可以覆盖单个大陆、多个大陆、海洋等。在一 个示例中，第一通信节点112在美利坚合众国的伊利诺伊州·芝加哥，且第 二通信节点116在英国的英格兰·伦敦。在另一示例中，第一通信节点112 在纽约州·纽约市，且第二通信节点116在加利福尼亚州·洛杉矶市，两个 城市都在北美。设想可以提供令人满意的延时和带宽的距离、通信节点和通 信链路的任何合适组合。

图2说明天波传播允许电磁遍历长距离。使用天波传播，低延时通信链 路104将电磁波124传输到大气层120的一部分中，所述部分被充分电离以 将电磁波124折射向地球。接着，这些波可以被地球表面反射，并返回到上 部大气层120的电离部分，在那里它们可以再次折射向地球。因此，电磁能 量可以反复“跳越”，从而使低延时、低带宽信号124覆盖的距离实质上大 于非天波传播可以覆盖的距离。

图1中说明的系统的另一示例出现在图3中，其中可以使用转发器302 和306来增强关于图1和图2论述的天波传播。在此示例中，第一转发器302 可以接收从天线128发出的低延时通信信号。信号可以被电离区域120折射 并返回到地球，在那里它们可以被转发器302接收到并经由天波传播重新传 输。折射信号可以由转发器306接收到，并使用天波传播经由天线132重新 传输到第二通信节点116。尽管在图3中说明两个转发站，但考虑了地面转 发站302的任何合适的数量、配置或位置。增加转发器302、306的数量可 以提供在更广泛大气任务阵列中以更大的距离传输低延时信号的机会，然 而，接收和重新传输信号的转发器电路系统的物理限制可能向低延时通信链 路104增加附加延时。

图4说明图1中说明的系统的另一示例，其中沿着第一通信链路的一个 或多个转发器是机载的，诸如在飞机、飞船、气球或被配置为将转发器保持 在大气中的其他装置410中。在此示例中，经由天线128从第一通信节点112 传输的信号可以由视线通信402或者通过如本文中其他地方描述的天波传播 由机载转发器414接收到。信号可以由机载转发器414接收并作为视线通信 406重新传输，或者通过天波沿着低延时链路104重新传输到第二通信节点 116。

在图5至图7中说明关于天波传播的其他细节。在图5中说明与所公开 系统与高层大气的各层的关系。出于无线电传输的目的，可以将高层大气的 各层划分为多个连续的高层，诸如对流层504、平流层508和电离层512。

电离层之所以这样命名是因为它包括高浓度的电离颗粒。这些粒子在离 地球最远的电离层中的密度非常低，并且在离地球更近的电离层区域中逐渐 变高。电离层的上部区域由来自太阳的强大电磁辐射(包括高能紫外线辐射) 供电。此太阳辐射导致空气电离为自由电子、正离子和负离子。即使上部电 离层中空气分子的密度较低，但来自太空的辐射粒子却具有高的能量，使得 它们导致存在的相对较少的空气分子发生广泛的电离。电离层向下延伸穿过 电离层，其强度随着空气的浓度升高，在电离层的上端因此发生最高程度的 电离，而在电离层的下部发生最低程度的电离。

在图6中进一步说明电离层512的上端与下端之间的电离差异。在图6 中说明电离层，从最低层到最高层的三层分别被指定为D层608、E层612 和F层604。F层604可以进一步分为在616处被指定为F1(较高层)和在 620处被指定为F2(较低层)的两个层。电离层中的层616和620的存在与 否以及它们在地球上方的高度随太阳的位置而变化。在正午时分，来自太阳 624的进入电离层的辐射最大，在日落时逐渐减少，而在晚上则最少。当去 除辐射时，许多离子重新结合，从而导致D层608和E层612消失，并进 一步使F1层616与F2层620在夜间重新结合成单个F层604。由于太阳的 位置相对于地球上的给定点而变化，所以电离层512的层608、612、616和 620的确切特性可能非常难以预测，但可以通过实验确定。

无线电波使用天波传播来到达远程定位的能力取决于各种因素，诸如层 608至620(如果存在)中的离子密度、传输的电磁能的频率以及传输的角 度。例如，如果无线电波的频率逐渐增加，那么将到达无法使电离层512的 电离程度最低的D层608折射所述波的点。波可以继续穿过D层608并进 入E层612，在所述E层中波的频率可能仍然太大而不能折射通过此层的单 纱。波124在弯向地球之前可以继续到达F2层620并且可能进入F1层616。在某些情况下，频率可以高于临界频率，从而使得不可能发生任何折射，从 而导致电磁能从地球大气中辐射出去(708)。

因此，在某一频率以上，竖直传输的电磁能继续进入空间，并且不会被 电离层512折射。然而，如果传播角度704从竖直方向降低，那么低于临界 频率的一些波可能会被折射。降低传播角704也允许由天线128传输的电磁 波124在跳越区720内朝向地球表面折射，从而使得可以遍历跳距724并到 达远程天线132。因此，在某个跳距724上成功进行天波传播的机会还取决 于传输角以及频率，且因此最大可用频率随电离层的条件、期望跳距724和 传播角704而变化。图7还说明诸如天波信号和/或视线信号716等非天波传 播不太可能遍历跳距724。

由于电磁波的传输特性可能会取决于电离层由于环境条件(诸如雷暴、 太阳风暴、甚至一天中或某个季节的时间)而的改变而变化，因此可能需要 直接测量大气中的电磁波折射的点处的电离层条件。如图8所示，可以将传 感器804定位为在这些反射点808的每一个处收集数据。每个传感器804被 定位成使得反射点808直接位于传感器804上方。然而，在其他实施例中， 传感器804可以被定位成使得传感器804与反射点808之间的直接路径不形 成垂直线。

传感器804可以是用于确定特定大气定位(诸如反射点808)处的电离 层条件(诸如电离层高度)的电离层传感器。可以使用的一种类型的电离层 传感器是电离层探测仪。电离层探测仪包括高频传输器和可以跟踪传输器的 频率的接收器。电离层探测仪通常将短波电磁波从大气层定位竖直向上传输 到大气中，同时扫过高频范围内的频率。这些脉冲以不同高度折射出电离层 并返回到接收器。可以通过控制系统来分析折射的电磁波，所述控制系统审 查传输与接收之间的时间以计算不同频率下的电磁波的反射高度。

在一些实施例中，传感器804还可以包括监视天气条件的天气传感器， 所述天气条件诸如云层、闪电或会影响电磁波传输的其他天气条件。一些传 感器804可以具有监视大气中期望定位处的电离层条件和天气条件的能力。 例如，传感器804可以包括电离层探测仪和闪电检测器。

作为一个示例，如图8中说明，可能期望数据跨诸如从伊利诺伊州·芝 加哥到英国·伦敦的长距离传输。传输可以包括若干跳数，以使得存在数据 从电离层折射的多个反射点808。为了确保数据的准确传输，可能需要监视 每个反射点808处的电离层条件和天气条件。一些电离层数据公开可用，例 如可以从美国国家海洋和大气管理局(NOAA)或其他政府机构公开可用。 然而，此数据可以不必从期望数据传输路径的反射点808收集。来自除反射 点808之外的其他定位的电离层数据可能不够准确，而无法确保成功传输数 据。因此，传输方可以预定无线电传输路径的反射点808，并且将传感器804 定位在反射点808上以监视电离层条件和影响传输质量的其他条件。

如图8所示，一些反射点808可以位于地块上方。在这些定位处，传感 器804可以位于地面上或位于反射点808下方的建筑物或其他结构上，从而 允许传感器804测量反射点808处的条件。无线电传输路径的其他反射点808 可以位于诸如大湖或海洋等水体上方。在此情况下，传感器804可以固定在 船、平台、抽油装置、气球或位于反射点808下方的其他结构中的水体中， 从而允许传感器804测量反射点808处的条件。

从传感器804收集到的数据可用以改善系统100传输的数据的传输质量 和准确性。图9说明类似于系统100的通信节点112和116的通信节点900 的附加方面的一个示例。通信节点900可以包括用于控制通信节点900的各 个方面的处理器904。处理器可以耦合到用于存储规则、命令数据920或历 史传输数据922的存储器916。也可以包括用于接受用户输入并向用户924 提供输出(I/O)的装置。这些装置可以包括键盘或小键盘、鼠标、诸如平板显示器等显示器、打印机、绘图仪或3D打印机、相机或麦克风。可以包 括用于用户I/O的任何合适的装置。节点900还可以包括对处理器904作出 响应并耦合到通信网络936的网络接口932。也可以包括安全模块928，且 其可用以减少或消除第三方在数据在通信节点900之间经过时拦截，阻塞或 改变数据的机会。在一个示例中，通信节点900被实现为执行软件以控制节 点900的各个方面的交互的计算机。

网络接口936可以被配置为发送和接收数据，诸如命令数据920或可以 从触发系统940传递的触发数据。通信网络936可以耦合到诸如因特网等网 络并且被配置为在不使用天波传播的情况下发送和接收数据。例如，通信网 络936可以通过光纤或沿着地球延伸的类似于先前附图中所示的传输线144 的其他传输线传输和接收数据。

节点900可以包括对处理器904作出响应并耦合到射频通信接口912的 第二网络接口908。此第二网络接口908可用以传送数据，诸如命令数据920 或从触发系统940传递的触发数据。网络接口908可以耦合到比如天线128 等天线，所述天线可以包括多个天线或天线元件。射频通信接口908可以被 配置为使用经由天线128传输和/或接收的电磁波来发送和接收数据，诸如触 发数据。如上所述，天线128可以被配置为经由天波传播发送和接收电磁波。

节点900可以接收被监视以开发可以存储在存储器920中的传输频率模 型960的数据流。如所示出，节点900可以接收多个数据流。处理器904可 以组合数据流以创建融合数据流，所述融合数据流用作传输频率模型960的 输入。在图9所示的实施例中，融合数据流中的一个可以是传输数据944， 其可以包括带内数据、带外数据、公用数据和/或私有数据。传输频率模型 960可以被开发为能够分析传输数据中的失真或其他错误以确定用于传输的 最佳频率。用于融合数据流的其他数据源可以包括电离层数据948。电离层 数据948可以由位于传输路径的反射点908处的传感器904收集。电离层数 据948还可以包括实时的或来自历史记录的电离层数据的其他公共可用来 源。由传感器904收集到的天气数据952或其他公共或私人记录的天气数据 也可以在节点900处收集，并用作传输频率模型960的输入。虽然图9示出 用于传输频率模型960的三种类型的输入，但在其他实施例中，可以根据需 要使用更多输入或者可以使用更少输入。例如，传输频率模型960可以仅包 括传输数据944和电离层数据948。

传输频率模型960可以使用传输数据944、电离层数据948、天气数据 952和其他相关数据流，以基于当前条件来确定用于数据传输的最佳工作频 率。传输频率模型960还可被配置为预测未来电离层和会影响数据传输质量 的其他条件。这些预测可以允许模型960确定可能需要以维持最佳的数据传 输的未来频率切换以及何时可能需要切换到不同频率。模型960也可以使用 根据数据输入944、948和952创建的融合数据流的信息，以基于传输数据 的特性而对传输信号进行编码或解码。

在一些实施例中，当不需要从客户端160到指令处理器168的数据传输 时，天线128可以以广播模式操作，同时传输诸如音乐、新闻或其他形式的 信息等公共可用数字内容。传感器804可以沿着传输路径监视数字广播信号 的特性。由传感器804收集到的数据可用以对数字广播的信号和频率的降级 进行建模。此数据可以是传输频率模型960的输入的一部分，来确定未来数 据传输频率以及切换到不同频率以实现最佳数据传输并避免错误和数据失 真的定时。

图10是说明使用天波传播来传输数据的方法的流程图1000。确定1005 所传输数据流的数据传输路径的反射点的定位。接着定位传感器以直接测量 1010确定的反射点处的大气条件数据。在一些实施例中，传感器可以直接位 于反射点下方。在其他实施例中，传感器可以定位于相对于反射点成角度的 定位处。由传感器收集的大气状况数据用作传输频率模型的输入1015，所述 输入频率可用以确定用于传输数据流的最佳工作频率。接着在通过传输频率 模型确定的最佳工作频率下通过天波传播传输1020数据流。

词汇表定义和替代物

除了下文明确定义的以外，权利要求书和说明书中使用的语言仅具有其 平常且普通的含义。这些定义中的词语仅具有其平常且普通的含义。此类平 常且普通的含义包括最新出版的韦伯斯特词典和兰登书屋词典中所有一致 的词典定义。如说明书和权利要求书中所用，以下定义适用于以下术语或其 常见变体(例如，单数/复数形式、过去/现在时等)：

“天线”或“天线系统”通常是指以呈任何合适的配置的将电力转换为 电磁辐射的电气装置或一系列装置。这种辐射可以沿电磁波谱按任何频率竖 直、水平或圆偏振。圆极性传输的天线可能具有右旋或左旋偏振。

在无线电波的情况下，天线可能会沿着电磁频谱范围从极低频(ELF) 到极高频(EHF)的频率进行传输。被设计成传输无线电波的天线或天线系 统可以包括金属导体(元件)的布置，其电连接(通常通过传输线)到接收 器或传输器。由传输器迫使穿过天线的电子的振荡电流可以在天线元件周围 产生振荡磁场，而电子的电荷也沿着元件产生振荡电场。这些时变场以移动 的横向电磁场波的形式从天线辐射到太空。相反，在接收期间，入射电磁波 的振荡电场和磁场会在天线元件中的电子上施加力，从而使它们来回移动， 又而在天线中产生振荡电流。接着，这些电流可以被接收器检测到并加以处 理以检索数字或模拟信号或数据。

天线可以被设计成在所有水平方向(全向天线)或优先在特定方向(定 向或高增益天线)上基本上相等地传输和接收无线电波。在后一种情况下， 天线还可以包括附加元件或表面，这些附加元件或表面可以具有或可以不具 有与传输器或接收器的任何物理电连接。例如，寄生元件、抛物面反射器或 喇叭以及其他此类非激励元件用于将无线电波引导成束或其他期望辐射图。 因此，天线可以被配置为通过放置这些各种表面或元件而表现出增加的或减 少的方向性或“增益”。高增益天线可以被配置为在给定方向上引导辐射电磁能的绝大部分，所述给定方向可以是竖直的水平方向或其任意组合。

天线还可以被配置为相对于地球在具体的竖直角(即“升起角”)范围内 辐射电磁能，以便将电磁能集中向诸如电离层等大气的上层。通过以具体角 度将电磁能引向高层大气，可以通过以特定频率传输电磁能来在一天的特定 时间实现特定的跳距。

天线的其他示例包括传输器和传感器，它们将电能转换为电磁频谱可见 光或不可见光部分中的电磁能脉冲。示例包括发光二极管、激光器等，其被 配置为在沿着电磁光谱范围从远红外到极紫外的频率范围内产生电磁能。

“命令”或“命令数据”通常是指控制机器单独或组合采取一个或多个 动作的一个或多个指导、指令、算法或规则。可以以任何合适的方式存储， 传送，传输或以其他方式处理命令。例如，命令可以电磁辐射的形式存储在 存储器中或通过通信网络以任何合适频率通过任何合适介质传输。

“计算机”通常是指被配置为根据任意数量的输入值或变量计算结果的 任何计算装置。计算机可以包括用于执行计算以处理输入或输出的处理器。 计算机可以包括用于存储将由处理器处理的值或用于存储先前处理的结果 的存储器。

计算机也可以配置为接受来自各种输入和输出装置的输入和输出，以接 收或发送值。此类装置包括其他计算机、键盘、鼠标、视觉显示器、打印机、 工业设备以及所有类型和大小的系统或机械。例如，计算机可以控制网络接 口以在请求时执行各种网络通信。网络接口可以是计算机的一部分，也可以 是与计算机分离且远离计算机的特征。

计算机可以是单个物理计算装置(例如台式计算机、笔记本电脑)，也可 以由相同类型的多个装置组成，诸如在网络群集中作为一个装置运行的一组 服务器，或作为一个计算机运行并通过通信网络链接在一起的不同计算装置 的异构组合。连接到计算机的通信网络也可以连接到更广泛的网络，诸如因 特网。因此，计算机可以包括一个或多个物理处理器或其他计算装置或电路， 并且还可以包括任何合适类型的存储器。

计算机还可以是具有未知数量或波动数量的物理处理器和存储器或存储 装置的虚拟计算平台。因此，计算机可以物理上位于一个地理定位或物理上 分布跨越几个广泛散射的位置，多个处理器通过通信网络链接在一起以作为 单个计算机运行。

计算机或计算装置内的“计算机”和“处理器”的概念还涵盖用作所公 开系统的部分进行计算或比较的任何此类处理器或计算装置。与发生在计算 机中的阈值比较、规则比较、计算等有关的处理操作可以发生在例如单独的 服务器中、具有单独的处理器的同一服务器上、或者在具有未知数量的物理 处理器的如上所述的虚拟计算环境上。

计算机可以任选地耦合到一个或多个视觉显示器和/或可以包括集成的 视觉显示器。同样，显示器可以属于相同类型，也可以是不同视觉装置的异 构组合。计算机还可以包括一个或多个操作员输入装置，诸如键盘、鼠标、 触摸屏、激光或红外指示器装置或陀螺仪指示器装置，仅举几个代表性示例。 另外，除了显示器之外，还可以包括一个或多个其他输出装置，诸如打印机、 绘图仪、工业制造机器、3D打印机等。因而，各种显示、输入和输出装置 布置是可能的。

多个计算机或计算装置可以被配置为通过有线或无线通信链路彼此通信 或与其他装置通信以形成通信网络。网络通信可能会在通过其他较大的计算 机网络(诸如因特网)之前，通过用作交换机、路由器、防火墙或其他网络 装置或接口等网络装置的各种计算机进行通信。通信也可以通过通信网络作 为通过传输线或自由空间通过电磁波承载的无线数据传输进行传递。此类通 信包括使用WiFi或其他无线局域网(WLAN)或蜂窝传输器/接收器来传送 数据。此类信号符合许多无线或移动电信技术标准中的任何一个，诸如802.11a/b/g/n、3G、4G等。

“通信链路”通常是指两个或更多个通信实体之间的连接，并且可以或 可以不包括通信实体之间的通信信道。通信实体之间的通信可以通过任何合 适的方式发生。例如，连接可以被实现为实际的物理链路、电气链路、电磁 链路、逻辑链路或促进通信的任何其他合适的链路。

在实际物理链路的情况下，通信可以通过通信链路中的多个组件发生， 这些组件被认为是通过一个元件相对于另一元件的物理移动来相互响应的。 在电气链路的情况下，通信链路可以由电连接以形成通信连接的多个电导体 组成。

在电磁链路的情况下，可以通过以任何合适的频率发送或接收电磁能来 实现连接，因此允许通信作为电磁波通过。这些电磁波可以通过也可以不通 过物理介质(诸如光纤)、自由空间或其任何组合。电磁波可以任何合适的 频率传递，包括电磁频谱中的任何频率。

在逻辑链路的情况下，通信链路可以是发送方和接收方(诸如接收站中 的传输站)之间的概念上的链路。逻辑链路可以包括物理、电气、电磁或其 他类型的通信链路的任意组合。

“通信节点”通常是指沿着通信链路的物理或逻辑连接点、重新分配点 或端点。物理网络节点通常被称作以物理、逻辑或电磁方式附接或耦合到通 信链路的有源电子装置。物理节点能够通过通信链路发送，接收或转发信息。 通信节点可以包括或可以不包括计算机、处理器、传输器、接收器、转发器 和/或传输线或其任何组合。

“临界角”通常是指相对于延伸到地球中心的竖直线的最大角度，在所 述竖直线处可以使用天波传播将特定频率的电磁波返回到地球。

“临界频率”通常是指在给定电离层条件下使用天波传播在竖直地传输 时返回地球的最高频率。

“数据带宽”通常是指通信系统中的逻辑或物理通信路径的最大吞吐量。 数据带宽是可以以每秒传送的数据为单位表示的传送速率。在数字通信网络 中，传输的数据单位为比特，且数字通信网络的最大吞吐量因此通常用“每 秒比特”或“比特/秒”表示。通过扩展，术语“千比特/秒”或“千比特/秒”、 “兆比特/秒”或“兆比特/秒”、“千兆比特/秒”或“千兆比特/秒”也可用以 表示给定数字通信网络的数据带宽。根据诸如“峰值比特率”、“平均比特 率”、“最大持续比特率”、“信息速率”或“物理层有用比特率”等特定度量， 可以根据其数据带宽性能特征对数据网络进行评级。例如，带宽测试测量计 算机网络的最大吞吐量。此用途的原因是，根据哈特利定律，物理通信链路 的最大数据速率与其以赫兹为单位的频率带宽成比例。

数据带宽也可以根据特定通信网络的最大传送速率来表征。例如：

“低数据带宽”通常是指最大数据传送速率小于或约等于每秒1,000,000 个数据单元的通信网络。例如，在数字通信网络中，数据的单位是比特。因 此，低数据带宽数字通信网络是最大传送速率小于或约等于每秒1,000,000 比特(1Mbits/s)的网络。

“高数据带宽”通常是指最大数据传送速率大于每秒约1,000,000单位数 据的通信网络。例如，具有高数据带宽的数字通信网络是最大传送速率大于 每秒约1,000,000比特(1Mbits/s)的数字通信网络。

“电磁辐射”通常是指由电磁波辐射的能量。电磁辐射由其他类型的能 量产生，并在被破坏时转换为其他类型。当电磁辐射以光速(在真空中)行 进远离其来源时，电磁辐射会携带此能量。电磁辐射还携带动量和角动量。 这些特性都可以赋予电磁辐射随着其向外移动远离其源而与之相互作用的 物质。

电磁辐射从一种介质传递到另一种介质时会改变速度。从一种介质过渡 到另一种介质时，新介质的物理特性会导致部分或全部辐射能被反射，而其 余的能量会进入新介质。这发生在电磁波传播时遇到的介质之间的每个接合 点。

光子是电磁相互作用的量子，并且是所有形式的电磁辐射的基本组成部 分。光的量子性质在高频下变得更加明显，因为电磁辐射的频率越高，其行 为越像粒子而越不像波。

“失真”通常是指某物的原始形状或其他特性的改变，且更具体地是指 信息承载信号的波形的改变。失真可以包括但不限于振幅、谐波、频率、相 位、偏振和群延迟类型失真。失真可以包括对信息承载信号的线性、非线性、 系统性和/或随机性改变。失真可以包括对模拟和/或数字信号的改变。

“电磁频谱”通常是指电磁辐射的所有可能频率的范围。电磁频谱通常 按频率和能量增加和波长减小的次序分类如下：

“极低频”(ELF)通常是指约3至约30Hz的频带，波长介于约100,000 至10,000km长。

“超低频”(SLF)通常表示通常范围介于约30Hz至约300Hz之间的频 带，波长介于约10,000至约1000km长。

“语音频率”或“语音频带”通常表示人耳可以听到的电磁能。成年男 性通常在约85至约180Hz的范围内说话，而成年女性通常在约165至约255 Hz的范围内交谈。

“甚低频”(VLF)通常表示约3kHz至约30kHz的频率带，相应波长 介于约10至约100km长。

“低频”(LF)通常表示约30kHz至约300kHz范围内的波长范围，波 长范围介于约1至约10km。

“中频”(MF)通常是指约300kHz至约3MHz的频带，波长介于约1000 至约100m长。

“高频”(HF)通常是指约3MHz至约30MHz的频带，波长介于约100 m至约10m长。

“甚高频”(VHF)通常表示从约30Hz至约300MHz的频带，波长介 于约10m至约1m长。

“特高频”(UHF)通常表示约300MHz至约3GHz的频带，权重波长 范围介于约1m至约10cm长。

“超高频”(SHF)通常是指约3GHz至约30GHz的频带，波长范围介 于约10cm至约1cm长。

“极高频”(EHF)通常是指约30GHz至约300GHz的频带，波长范围 介于约1cm至约1mm长。

“远红外”(FIR)通常表示约300GHz至约20THz的频带，波长范围 介于约1mm至约15μm长。

“长波长红外”(LWIR)通常表示约20THz至约37THz的频率带，波 长范围介于约15μm至约8μm长。

“中红外”(MIR)通常表示约37THz至约100THz的频带，波长介于 约8μm至约3μm长。

“短波长红外”(SWIR)通常指定约100THz至约214THz的频带，波 长介于约3μm至约1.4μm长。

“近红外”(NIR)通常表示约214THz至约400THz的频率带，波长介 于约1.4μm至约750nm长。

“可见光”通常表示约400THz至约750THz的频率带，波长介于约750 nm至约400nm长。

“近紫外线”(NUV)通常表示约750THz至约1PHz的频率带，波长介 于约400nm至约300nm长。

“中紫外线”(MUV)通常表示从约1PHz至约1.5PHz的频率带，波长 介于约300nm至约200nm长。

“远紫外线”(FUV)通常表示约1.5PHz至约2.48PHz的频率带，波长 介于约200nm至约122nm长。

“极端紫外线”(EUV)通常表示约2.48PHz至约30PHz的频带，波长 介于约121nm至约10nm长。

“软X射线”(SX)通常表示约30PHz至约3EHz的频率带，波长介于 约10nm至约100pm长。

“硬X射线”(HX)通常表示约3EHz至约30EHz的频率带，波长介 于约100pm至约10pm长。

“伽马射线”通常表示高于约30EHz的频带，波长小于约10pm长。

“电磁波”通常是指具有分离的电分量与磁分量的波。电磁波的电分量 与磁分量同相振荡，并且始终分开90度角。电磁波可以从源辐射，以产生 能够通过介质或真空的电磁辐射。电磁波包括以电磁频谱中的任何频率振荡 的波，包括但不限于无线电波、可见光和不可见光、X射线和伽马射线。

“频率带宽”或“频带”通常是指由较高和较低频率定义的连续频率范 围。因此，频率带宽通常表示为赫兹数(每秒循环数)，代表频带的较高频 率与较低频率之间的差异，并且可能或可能不包括较高和较低频率本身。因 此，“频带”可以由给定区域的给定频率带宽定义，并以术语上普遍同意的 方式来指定。例如，在美国，“20米频带”被分配14MHz到14.35MHz的 频率范围，因此定义0.35MHz或350KHz的频率带宽。在另一示例中，国 际电信联盟(ITU)已将300MHz至3GHz的频率范围指定为“UHF频带”。

“光纤通信”通常是指通过通过光纤发送电磁能脉冲来将数据从一个地 方传输到另一地方的方法。传输的能量可以形成电磁载波，电磁载波可以经 过调制以承载数据。使用光纤电缆以传输数据的光纤通信线可以配置为具有 高数据带宽。例如，光纤通信线可以具有高达约15Tbit/s、约25Tbit/s、约 100Tbit/s、约1Pbit/s或更高的高数据带宽。可以沿着光纤通信线路使用光 电转发器，以将电磁能量从光纤电缆的一个部分转换为电信号。转发器可以 以比其接收到的信号强度更高的信号强度沿着光纤电缆的另一段重新传输 为电磁能的电信号。

“金融工具”通常是指任何种类的可交易资产。一般示例包括但不限于 现金、实体所有权凭证或收取或交付现金或其他金融工具的合同权利。具体 示例包括债券、票据(例如商业票据和国库券)、股票、贷款、存款、存款 证、债券期货或债券期货期权、短期利率期货、股票期权、股票期货、货币 期货、利息利率掉期、利率上限和下限、利率期权、远期利率协议、股票期 权、外汇期权、外汇掉期、货币掉期或任何种类的衍生产品。

“地面”在电气/电磁意义上使用更多，并且通常是指地球的表面，包括 陆地和水体，诸如海洋、湖泊和河流。

“地波传播”通常是指一种传输方法，其中一个或多个电磁波经由地面 与大气的边界传导以沿着地面传播。电磁波通过与地球的半导体表面相互作 用来传播。本质上，波紧贴表面，以便遵循地球的曲率。通常，但并非总是 如此，电磁波呈由低频无线电波形成的地波或表面波的形式。

“标识符”通常是指标识唯一事物或事物唯一类的名称(即标记其身份)， 其中“对象”或类别可以是观念、物理对象(或其类别)或物理物质(或其 类别)。缩写“ID”通常是指身份、标识(标识的过程)或标识符(即标识 的例子)。标识符可以包括也可以不包括单词、数字、字母、符号、形状、 颜色、声音或其任何组合。

单词、数字、字母或符号可以遵循编码系统(其中字母、数字、单词或 符号代表想法或更长的标识符)，或者它们可以仅仅是任意的。当标识符遵 循编码系统时，它通常称作代码或ID代码。不遵循任何编码方案的标识符 通常被称为任意ID，因为它们是任意分配的，在标识事物之外的任何其他 上下文中都没有意义。

“带内数据”通常是指从两个通信节点之间的主数据传输流收集的数据。 通常，带内数据是由传输方发送的主要数据传输。可以收集并分析此数据以 确定在传输期间在电离层条件下以特定频率传输数据的可行性。

“电离层”通常是指地球大气层，高浓度的离子和自由电子包含于其中 并且能够反射无线电波。电离层包括热层以及中层和外层的一部分。电离层 在地球表面上方延伸约25至约600英里(约40到1,000km)。电离层包括 许多层，这些层在高度、密度和厚度方面会发生相当大的变化，这取决于许 多因素，包括太阳活动，诸如黑子。电离层的各个层如下标识。

电离层的“D层”是最内层，其位于地球表面上方约25英里(40km) 至约55英里(90km)之间。所述层具有折射低频信号的能力，但是它允许 高频无线电信号以一定的衰减通过。通常，但并非在所有情况下，D层都会 在日落之后由于其离子的快速重组而迅速消失。

电离层的“E层”是中间层，其位于地球表面上方约55英里(90km) 至约90英里(145km)。E层通常具有折射频率高于D层的信号的能力。根 据条件，E层通常可以折射高达20MHz的频率。E层中的离子重组速度有 些快，以至于日落后几乎在午夜之前完全消失。E层可以进一步包括所谓的 “Es”层”或“散发性E层”，其由小而薄的强电离云形成。散发性E层可 以反射无线电波，即使频率高达225MHz，尽管这种情况很少。散发性E层 通常在夏季形成，且其跳距约为1,020英里(1,640km)。运用散发性E层， 一跳传播可以约为560英里(900km)至高达1,600英里(2,500km)，而双 跳传播则可以超过2,200英里(3,500km)。

电离层的“F层”是顶层，其位于地球表面上方约90(145km)与310 英里(500km)或更大之间。F层中的电离通常很高，并且白天变化很大， 通常在中午左右发生最高电离。在白天，F层分为F1层和F2层两层。F2 层是最外层，且因而位于比F1层更高的位置。鉴于大气在这些海拔高度稀 疏，离子的重组会缓慢发生，使得F层在白天或黑夜保持恒定的电离状态， 从而大多数(但非所有)无线电波的天波传播都在F层中发生，由此促进高 频(HF)或长距离短波通信。例如，F层能够折射高达30MHz频率的高频 长距离传输。

“延时”通常是指系统中的原因与结果之间的时间间隔。延时是物理上 受限的速度的结果，任何物理交互都可以以有限的速度贯穿整个系统传播。 延时是物理上任何物理交互传播速度有限的结果。结果可以穿过系统传播的 速度始终低于或等于光速。因此，在原因与结果之间包括一定距离的每个物 理系统都会经历某种延时。例如，在通信链路或通信网络中，延时通常是指 数据从一个点传递到另一点所花费的最短时间。关于通信网络的延时也可以 被表征为能量从沿着网络的一个点移动到另一点所花费的时间。关于由电磁能量沿特定传播路径传播所引起的延迟，延时可以分类如下：

“低延时”通常是指小于或约等于传播时间的时间段，所述传播时间比 光在真空中行进给定传播路径所需的时间长10％。用公式表达，低延时定义 如下：

其中：

d＝距离(英里)

c＝真空中的光速(186,000英里/秒)

k＝1.1的标量常数

例如，光可在约0.1344秒内穿过真空传播25,000英里。因此，在此25,000 英里传播路径上承载数据的“低延时”通信链路将能够在至少0.14784秒或 更短的时间内通过链路传递数据的至少一部分。

“高延时”通常是指大于传播时间的时间段，所述传播时间比光在真空 中行进给定传播路径所需的时间长10％。用公式表达，高延时定义如下：

其中：

d＝距离(英里)

c＝真空中的光速(186,000英里/秒)

k＝1.1的标量常数

例如，光可以在约0.04301秒内穿过真空传播8,000英里。因此，在此传 输路径上承载数据的“高延时”通信链路将能够在约0.04731秒或更长的时 间内通过链路传递数据的至少一部分。

网络的“高”和“低”延时可能与数据带宽无关。某些“高”延时网络 可能具有比“低”延时网络更高的高传送速率，但情况并非总是如此。某些 “低”延时网络的数据带宽可能超过“高”延时网络的带宽。

“最大可用频率(MUF)”通常是指使用天波传播来返回到地球的最高频 率。

“存储器”通常是指被配置为保留数据或信息的任何存储系统或装置。 每个存储器可以包括一种或多种类型的固态电子存储器、磁存储器或光存储 器，仅举几例。作为非限制性示例，每个存储器可以包括固态电子随机存取 存储器(RAM)、可依序访问存储器(SAM)(诸如先入先出(FIFO)种类 或后入先出(LIFO)种类)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读 存储器(EPROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；光盘存储器 (诸如DVD或CD ROM)；磁编码硬盘、软盘、磁带或盒式磁带介质；或 这些内存类型的任何组合。而且，每个存储器可以是易失性、非易失性或易 失性与非易失性种类的混合组合。

“噪声”通常是指干涉和/或阻止接收到信号和/或信息的一种或多种干 扰。

“非天波传播”通常是指所有形式的有线和/或无线传输，其中不通过反 射来自电离层的电磁波来传输信息。

“最佳工作频率”通常是指经由天波传播提供最一致的通信路径的频率。 它可能取决于数个因素会随时间变化，诸如电离层条件和一天中的时间。对 于使用电离层的F2层的传输，工作频率通常约为MUF的85％，且对于E 层，最佳工作频率通常接近MUF。

“光纤”通常是指具有细长导管的电磁波导，所述导管包括基本透明的 介质，电磁能在电磁能横穿导管的长轴时通过所述介质传播。当电磁辐射横 穿导管时，可以通过电磁辐射的全内反射将电磁辐射保持在导管内。通常使 用包含基本透明的芯的光纤来实现全内反射，所述基本透明的芯被第二基本 透明的包层材料围绕，所述第二基本透明的包层材料的折射率比所述芯的折 射率低。

光纤通常由不导电但基本上透明的介电材料构成。此类材料可以或可以 不包括挤出玻璃(诸如二氧化硅)、氟化物玻璃、磷酸盐玻璃、硫属化物玻 璃或聚合材料(诸如各种类型的塑料)或其他合适的材料的任何组合，并且 可以被配置为具有任何合适的截面形状、长度或尺寸。尽管可以使用具有任 何合适频率的电磁能，但是可以成功通过光纤的电磁能的示例包括电磁光谱 的近红外、中红外和可见光部分中的电磁波。

“带外数据”通常是指从独立于主要数据流通过其传输的信道的信道收 集的数据。带外数据可以是第三方通过天波传播发送的数据流，也可以是传 输方沿着与主数据传输流不同的通道发送的数据流。收集到的数据可以包括 电离层数据，例如来自电离层探测仪的数据，或者可以是被收集并分析以确 定在当前电离层条件下以特定频率传输数据的可行性的通用数据。

“偏振”通常是指辐射的电磁能波的电场(“E平面”)相对于地球表面 的定向，并且由辐射天线的物理结构和定向决定。偏振可以与天线的方向性 分开考虑。因此，简单的直线天线在基本竖直安装时可具有一个偏振，而在 基本水平安装时可具有不同的偏振。作为横波，无线电波的磁场与电场的磁 场成直角，但按照惯例，对天线“偏振”的谈论应被理解为指电场的方向。

反射通常会影响偏振。对于无线电波，电离层是一种重要的反射器，它 可以改变电波的偏振。因此，对于经由电离层反射(天波)接收到的信号， 无法预期一致的偏振。对于视线通信或地波传播，水平或竖直偏振的传输通 常在接收定位处保持约相同的偏振状态。在地面波或视线传播中，使接收天 线的偏振与传输器的偏振相匹配可能特别重要，但在天波传播中可能不太重 要。

当可以定义此天线的线性偏振时，通常是沿着天线电流的方向(从接收 定位看)。例如，竖直方向的竖直鞭状天线或Wi-Fi天线将以竖直偏振进行 传输和接收。具有水平元件的天线，诸如大多数屋顶电视天线，通常是水平 偏振的(因为广播电视通常使用水平偏振)。即使当天线系统具有竖直定向 (诸如水平偶极天线阵列)时，偏振仍处于与电流相对应的水平方向上。

偏振是投影到垂直于无线电波运动方向的假想平面上的E平面定向的随 时间的总和。在最一般情况下，偏振是椭圆的，这意味着无线电波的偏振会 随时间推移而变化。如上所述，有两种特殊情况：线性偏振(椭圆塌陷成一 条线)和圆形偏振(椭圆的两个轴相等)。在线性偏振中，无线电波的电场 沿一个方向来回振荡，这可能会受到天线安装的影响，但通常期望方向是水 平或竖直偏振。在圆形偏振中，无线电波的电场(和磁场)以射频为中心围 绕传播轴循环旋转。

“私有数据”通常是指从公众无法获得的来源收集的电离层数据。私有 数据可以是由执行数据传输的一方收集的历史或当前电离层数据，也可以是 执行数据传输的一方从第三方购买的电离层数据。私有数据也可以是通过天 波传播发送的高频数据传输，可以收集和分析这些数据的可以表明某一传输 频率的可行性的传输特性，诸如失真。

“处理器”通常是指被配置为作为单个单元操作的一个或多个电子组件， 所述单个单元被配置或编程为处理输入以生成输出。替代地，当具有多组件 形式时，处理器可以具有相对于其他组件在远处定位一个或多个组件。每个 处理器的一个或多个组件可以是定义数字电路系统、模拟电路系统或两者的 电子种类。在一个示例中，每个处理器是常规的集成电路微处理器布置，诸 如由美国加利福尼亚州·圣克拉拉市(95052)2200MissionCollege Boulevard 的英特尔(INTEL)公司提供的一个或多个奔腾、i3、i5或i7处理器。

处理器的另一示例是专用集成电路(ASIC)。ASIC是为执行一系列具体 逻辑操作而定制的集成电路(IC)，它控制计算机执行特定的任务或功能。 ASIC是专用计算机的处理器的示例，而不是被配置用于通用目的的处理器 的示例。专用集成电路通常不是可重新编程的以执行其他功能，并且在制造 时可以被编程一次。

在另一示例中，处理器可以是属于“现场可编程”类型的。此类处理器 可以在制造后多次“现场”编程以执行各种专用或通用功能。现场可编程处 理器可以包括处理器中的集成电路中的现场可编程门阵列(FPGA)。可以对 FPGA进行编程以执行一系列特定的指令，所述指令可以保留在FPGA的非 易失性存储单元中。客户或设计人员可以使用硬件描述语言(HDL)来对 FPGA进行配置。在FPGA中，可以使用另一台计算机对FPGA进行重新编 程以对FPGA进行重新配置，从而实现新命令或操作指令集。可以以任何合 适方式执行操作，诸如通过对处理器电路进行固件升级。

就像计算机的概念不限于单个定位中的单个物理装置一样，“处理器”的 概念也不限于单个物理逻辑电路或电路包，而是包括可能包含在多个物理定 位中的多个计算机内或之间的一个或多个此类电路或电路包。在虚拟计算环 境中，未知数量的物理处理器可能正在主动处理数据，未知数量也可能随时 间推移而自动改变。

“处理器”的概念包括这样的装置：其被配置或编程为进行阈值比较、 规则比较、计算或执行将规则应用于产生逻辑结果(例如，“真”或“假”) 的数据的逻辑运算。处理活动可能发生在单独服务器上的多个单个处理器 中、具有单独处理器的单个服务器中的多个处理器中、或在单独的计算装置 中彼此物理上远程的多个处理器上。

“公用数据”通常是指公众或任何有关方免费获得的电离层数据。公用 数据可以是由诸如NASA和美国国家海洋与大气管理局(NOAA)等政府机 构或收集并分发电离层数据的任何其他公共实体收集并提供的电离层探测 仪数据。公用数据可以是历史数据或实时数据。公用数据也可以是通过天波 传播发送的高频数据传输，可以收集和分析这些数据的可以表明某一传输频 率的可行性的传输特性，诸如失真。

“无线电”通常是指频率在3kHz至300GHz范围内的电磁辐射。

“无线电水平线”通常是指天线的直射光线与地面相切的点的轨迹。可 以通过下式估算无线电水平线：

其中：

d＝无线电水平线(英里)

ht＝传输天线高度(英尺)

hr＝接收天线高度(英尺)。

“远程”通常是指两个事物之间的任何物理、逻辑或其他间隔。间隔可 以相对大，诸如数千或数百万英里或几公里，或者相对小，诸如纳米或百万 分之一英寸。彼此“远离”的两个事物也可以在逻辑上或物理上耦合或连接 在一起。

“接收”通常是指接受传送、传达、输送、中继、调度或转发的内容。 所述概念可以包括也可以不包括侦听或等待某物来自传输实体的动作。例 如，可以在不知道传输方的情况下接收传输。同样，可以在知道或不知道接 收方的情况下发送传输。“接收”可以包括但不限于以电磁谱中的任何合适 的频率捕获或获得电磁能的动作。接收可以通过感应电磁辐射发生。感测电 磁辐射可以涉及检测穿过或来自诸如电线或光纤等介质的能量波。接收包括 接收数字信号，所述数字信号可以定义各种类型的模拟或二进制数据，诸如 信号、数据报、分组等。

“接收站”通常是指接收装置或具有被配置为接收电磁能的多个装置的 定位设施。接收站可以被配置为从特定传输实体或从任何传输实体接收，而 不管所述传输实体在接收传输之前是否可识别。

“反射点”通常是指电离层中的电波层折射无线电波以使其开始传播回 地球表面而不是进一步进入大气的定位。

“传感器”通常是指检测或测量物理特性的任何装置。测得的物理特性 可以是大气条件，但这不是必需的。例如，传感器可以测量大气条件，诸如 电离层高度。传感器还可以收集与温度、风速、闪电或数个其他天气相关参 数中的任何一个有关的数据。传感器可以仅限于单个物理特性的测量，或者 可以能够测量若干不同物理特性。

“跳距”通常是指从传输器到天波传播的波可以返回地球的位置的最小 距离。换句话说，跳距是在天波传播的临界角处出现的最小距离。

“跳越区”或“安静区”通常是指完全消散来自地波传播的地波的定位 与使用天波传播的第一天波来返回的定位之间的区域。在跳越区中，无法接 收到给定传输的信号。

“卫星通信”或“卫星传播”通常是指将一个或多个电磁信号传输到卫 星，所述卫星又将信号反射和/或重新传输到另一卫星或站。

“大小”通常是指某物的范围；事物的整体尺寸或量值；某物有多大。 对于物理对象，大小可用以描述相对术语，诸如大或更大、高或更高、低或 更低、小或更小等。物理对象的大小也可以以固定单位给出，诸如以任何合 适的单位表示的特定宽度、长度、高度、距离、体积等。

对于数据传送，大小可用以指示作为逻辑或物理单元进行操作，寻址， 传输，接收或处理的数据的相对或固定数量。大小可以与数据集合、数据集、 数据文件或其他此类逻辑单元中的数据量结合使用。例如，数据收集或数据 文件可以表征为具有35M字节的“大小”，或者通信链路的可以表征为具有 “大小”为1000比特每秒的数据带宽。

“天波传播”通常是指一种传输方法，其中从天线辐射的一个或多个电 磁波从电离层折射回地面。天波传播还包括对流层散射传输。在一种形式中， 可以使用跳过方法，其中从电离层折射的波被地面反射回电离层。这种跳过 可能会发生多次。

“空间波传播”或有时被称作“直接波传播”或“视线传播”通常是指 一种传输方法，其中一个或多个电磁波在通常彼此可见的天线之间传输。传 输可以经由直接和/或地面反射的空间波发生。一般而言，天线的高度和地球 曲率是空间波传播的传输距离的限制因素。由于衍射效应，直接视线的实际 无线电视线范围大于可见或几何视线；也就是说，射电水平线比几何视线大 4/5。

“扩频”通常是指包括通过多个频率发送传输信号的一部分的传输方法。 通过在各种频率上发送信号地一部分，可以同时发生多个频率上的传输。在 此示例中，接收器必须同时收听所有频率，以便重组传输信号。传输也可以 通过“跳变”信号分布在多个频率上。信号跳变场景包括：在第一频率上在 某一时间段内传输信号；切换到在第二时间段内上第二频率内传输信号；随 后第三时间段内切换到第三频率，依此类推。接收器与传输器必须同步才能 一起切换频率。可以以可以随时间(例如，每小时、每24小时等)改变的 跳频模式来实现此“跳变”频率的过程。

“平流层”通常是指地球大气层，其从对流层延伸到地球表面上方约25 至35英里。

“传送速率”通常是指某物从一个物理或逻辑定位移动到另一定位的速 率。在通信链路或通信网络的情况下，传送速率可以表征为在链路或网络上 的数据传送速率。此传送速率可以以“比特每秒”表达，并且可以受用于执 行数据传输的给定网络或通信链路的最大数据带宽的限制。

“传输频率模型”通常是指确定合适的频率来经由天波传播沿着一致的 通信路径进行数据传输的方法。传输频率模型可用以确定适合实时传输的频 率和/或可用以预测将来的合适频率以及何时切换数据传输的频率。传输频率 模型可以接受各种类型的数据作为输入，例如所传输数据流、环境数据、历 史数据以及用于确定传输频率的任何其他期望类型的数据。在某些情况下， 传输频率模型可以是计算机程序，并且可以存储于计算机存储器中并可以使 用计算机处理器进行操作。

“传输线”通常是指一种专门的物理结构或一系列结构，其被设计为将 电磁能从一个定位携带到另一定位，通常不会通过自由空间辐射电磁能。传 输线用于保留电磁能并将电磁能从一个定位传送到另一定位，同时最小化在 电磁能通过传输线中的结构时引发的延时和功率损耗。

可以用于传达无线电波的传输线示例包括双芯导线、同轴电缆、微带线、 带状线、双绞线、星形四极杆、勒谢尔线、各种类型的波导或简单的单电缆 线。诸如光纤等其他类型的传输线可以用于承载诸如可见光或不可见光等更 高频率的电磁辐射。

“传输路径”或“传播路径”通常是指电磁能通过空间或介质所采取的 路径。这可以包括通过传输线的传输。在这种情况下，传输路径由传输线定 义，跟随传输线，包含在传输线中，通过传输线或通常包括传输线。传输或 传播路径不必由传输线定义。可以通过在自由空间或大气中移动的电磁能 (诸如天波、地波、高低线或其他形式的传播)来定义传播或传输路径。在 那种情况下，传输路径可以表征为电磁能在从传输器移动到接收器时通过的 任何路径，包括在传输能量的方向上的任何跳越、反弹、散射或其他变化。

“传输站”通常是指传输装置或具有被配置为传输电磁能的多个装置的 定位设施。传输站可以被配置为向特定接收实体、向被配置为接收传输的任 何实体或其任何组合进行传输。

“传输”通常是指使某物被传送、传达、输送、中继、调度或转发。所 述概念可以或可以不包括从传输实体向接收实体传送某物的动作。例如，可 以在不知道传输方的情况下接收传输。同样，可以在知道或不知道接收方的 情况下发送传输。“传输”可以包括但不限于以电磁谱中的任何合适的频率 发送或广播电磁能的动作。传输可以包括数字信号，所述数字信号可以定义 各种类型的二进制数据，诸如信号、数据报、分组等。传输还可以包括模拟 信号。

“触发数据”通常是指包括触发信息的数据，所述触发信息标识一个或 多个待执行命令。触发数据与命令数据可以在单个传输中一起出现，或者可 以沿着单个或多个通信链路分别传输。

“对流层”通常是指地球大气的最低部分。在中纬度地区，对流层在地 球表面上方延伸约11英里，在热带地区延伸至12英里，在两极冬季则约为 4.3英里。

“对流层散射传输”通常是指一种天波传播形式，其中一个或多个电磁 波(诸如无线电波)对准对流层。尽管不确定其起因，但是波的少量能量被 向前散射到接收天线。由于严重的衰落问题，通常使用分集接收技术(例如， 空间、频率和/或角度分集)。

“波导”通常是指被配置为引导沿电磁波谱以任何频率发生的诸如电磁 波等波的传输线。示例包括导电或绝缘材料的任何布置，其被配置为将沿电 磁频谱范围的低频电磁辐射从极低频波传送到极高频波。其他具体示例包括 引导高频光的光纤或用于承载高频无线电波(尤其是微波)的中空导电金属 管。

应注意，除非另有明确说明，否则如在说明书和/或权利要求书中使用的 单数形式“一个”、“一种”、“所述”等包括复数形式。例如，如果说明书和 /或权利要求书引用“一个装置”或“所述装置”，那么其包括一个或多个此 类装置。

应注意，在本文使用诸如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、 “横向”、“纵向”、“径向”、“周向”等方向性术语仅仅是为了方便读者，以 帮助读者理解所说明实施例，且并不意图以任何方式使用这些方向性术语来 将所描述、说明和/或要求特征限于特定的方向和/或定向。

尽管已经在附图和先前描述中详细说明并描述了本发明，但是本发明应 被认为是说明性的而非限制性的，同时应理解，仅示出并描述了优选实施例， 且期望并保护由所附权利要求书限定的本发明的精神内的所有改变、等效物 和修改。本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请都通过引用并入本 文，就如同每个单独的出版物、专利或专利申请都被具体地和单独地指示为 通过引用并入本文一样。