无线紫外光大气散射通信性能研究

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无线紫外光通信是一种新型的近距离保密通信方式,由于其在军事方面的应用比较广泛,斟此受到了世界各国的重视。200nm~280m波段的太阳辐射被大气平流层的臭氧分子强烈吸收,因此,在近地太阳光谱中几乎没有该紫外光波段,此波段被称为“日盲区”,无线紫外光通信正是利用该波段进行信息传输的。“日盲”紫外光通信具有背景噪声小、抗干扰能力强、全天候工作和非直视通信等优点,从而能够适应复杂的环境进行通信。本文主要对无线紫外光通信的链路性能进行了研究,具体工作包括以下几个内容:  (1)介绍了无线紫外光通信的基本原理,分别对无线紫外光直视通信和非直视通信两种工作方式的链路性能进行了理论分析,研究了无线紫外光通信大气散射特点,分析了单次散射和多次散射时接收端的能量。  (2)在无线紫外光非直视通信单次散射模型的基础上,提出了一种适合于紫外光非直视通信的信噪比和信道容量估算方法,并将该方法与量子极限法进行对比计算,验证了无线紫外光通信信道容量估算法的正确性。利用计算机仿真了收发端角度对紫外光通信中路径损耗、信道容量的影响,并分析了不同背景噪声环境下的信道容量。仿真结果表明,发送、接收仰角及接收视场角对紫外光通信中的路径损耗、信道容量影响较大,而发散角对其影响不大,且信道容量随背景噪声的增大而减小。  (3)建立了无线紫外光通信湍流信道模型,分析了紫外光通信在大气湍流信道下的信号强度分柿概率密度函数。采用基于高度差的紫外光通信模型,分析了紫外光通信的水平通信、垂直通信、斜程通信等场景的湍流信道性能。结果表明,湍流强度对紫外光通信的信号强度分布影响很大,强湍流时几乎不能进行紫外光通信,而随通信距离、垂直高度、收发仰角的增大,信号强度分布得逐渐分散,且衰减逐渐增大。  综上所述,本文主要研究了无湍流情况下紫外光非直视通信的信道容量,并研究了紫外光通信在大气湍流信道下的信号强度分布情况。
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