Signal網站2020年2月1日報道，為了改進遠程射頻通信，美國海軍研究實驗室（NRL）的研究人員正在研究一種利用單發射機、多箇中繼和接收機級信號合成擴展視距通信距離的方法。美國海軍研究實驗室的計算機工程師兼電氣工程師Aaron Cohen稱，尋找一種經濟實惠的替代方案，替代通常由衛星、飛機或無人機提供的超視距通信，是美國海軍和國防部的重要優先事項。
海軍研究實驗室的工程師多年來一直致力於改善遠程通信。研究人員開發的技術從單一源發送相同信息；使用幾個簡單、廉價的機載中繼以不同頻率轉發信號；然後將之合成為一個用於接收機的增強信號。
根據Cohen和海軍研究實驗室研究員大衛·海德和托馬斯·莫蘭2019年在洛杉磯舉行的AFCEA/IEEE MILCOM會議上發表的論文《利用多中繼的信號組合技術提升遠距離通信》，該方法在無需依賴衛星或飛機的情況下提高了“超視距通信鏈路的魯棒性”。NRL還在2020年早些時候的一份最新的NRL備忘錄報告中公佈了他們的工作成果。
Cohen研究小組在語音編碼技術、差錯控制、數字信號處理、通信系統、嵌入式系統和標準化處理等多個領域擁有廣泛的專業知識。利用多年來獲得的所有專業知識，研究小組提出了一種適當的遠程通信方法。它採用多中繼方式依賴多條路徑實現遠程窄帶射頻傳輸，而不是依靠與頻率有關的非理想物理效應實現射頻傳輸。採用多箇中繼可實現更可靠通信。
Cohen報告稱，與其他信號處理方法相比，NRL的低複雜度方法是在基帶層實現，這使得實現成本更低。由於複雜性低，因而不需要那麼多資源，對於採用嵌入式系統實現和遷移到嵌入式系統很有好處。
研究人員希望使通信技術具有通用性，這樣作戰人員就可以使用各種中繼。Cohen稱，沒有具體指定的中繼平臺，中繼平臺可以有多種尺寸和形狀，包括有人值守和無人平臺。中繼平臺可能是氣球或無人機中繼，有很多選擇可用。
科學家們把研究重點放在接收系統上。他們希望能夠接收來自各種非建制中繼的低質量射頻信號，然後將信號解碼成分離基帶，然後再將它們組合在一起。由於沒有確定特定的頻段，研究人員能夠獨立於底層硬件限制或天線限制探索使用不同頻率。
根據IEEE發表的研究論文，中繼信號可能會因衰落信道、傳輸功率低、發射機和接收機天線方向/極化以及中繼位置不理想而降低性能。將從多個非協調中繼發射的非相干信號組合起來，在單個接收平臺上實現增強接收是首要目標。雖然從每個中繼接收的每個信號可能較弱且失真，但接收機可將這些信號組合成一個改進的合成信號。
為了在基帶或比特流加入中繼信號，研究人員依靠各比特流誤碼率測量，而不是信號強度或質量。報告指出，在每種情況下的測試結果顯示，多中繼信道線性組合比只使用一個最佳中繼的性能要好得多。
為了測試接收機功能，研究團隊仿真了沒有直接視線的城市環境衰落信道，並仿真了存在直接視線中繼的鄉村環境。他們的測試採用三到五個中繼，使用三個中繼可提供最佳結果。
Cohen稱，通信在誤碼率很高時並沒有問題，而是實現了中繼路徑多樣性（分集），這使研究人員能夠將多條路徑組合在一起提高接收機性能。研究人員使用這些中繼以不同頻率發射所需信號，因此，實現了一種頻率分集。然後，對信號進行加權平均，確保接收的最佳信號被評定為最高等級。因此，原始傳輸的頻率分集是通過中繼本身。
在不依賴GPS或網絡同步的情況下，研究人員還必須能夠對信號進行時間調整，因為距離各中繼的傳輸距離的變化會導致比特流發生時移。
Cohen指出，這個方法與其他信號處理技術的不同在於，採用這種方法不存在時間對準方面的新挑戰。可以在基帶比特級或其他地方執行此操作，這使得此解決方案能夠非常可行地遷移到現有無線電，無論採用哪種底層時間對齊方法。
總體而言，研究人員稱，這種所謂的多冗餘中繼方法給作戰人員提供了多種好處。最重要的是，它可以讓射頻信號發送得更遠。必要的中繼（簡單、低成本的機載中繼）可以位於各種位置，甚至不理想位置。使用多箇中繼信號可消除傳統方法中的單點故障。
此外，研究人員指出，能夠在比特流級組合解調數字信號而不是組合模擬射頻波形，可允許使用任何類型的接收機硬件。軟件定義無線電也會對創建射頻通信解決方案產生巨大影響，比如本方法。有了更多軟件定義組件，可以編寫更多的軟件，不需要那麼多的硬件實現。
此外，根據研究論文，作戰人員可以使用發射功率電平非常低的中繼，因而可實現低截獲概率/低探測概率(LPI/LPD)通信。
某些路徑的干擾會比其他路徑大，因此在遠端最終用戶處，它將能夠使用這一技術，利用糾錯碼進行可靠性測量，然後可對接收路徑進行加權並最終將它們組合成更可靠信號。
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