高空紫外光通信信道特性

为研究高空大气信道对紫外激光通信的影响,引入散射链路所在高度信息修正紫外光单次散射链路模型;依照大气密度和臭氧浓度垂直分布得到紫外光散射系数和吸收系数变化规律;对高空15 km以下信号传播的时延、信噪比和信道容量进行仿真分析,得到以上三者的高空垂直分布.结果表明:高空大气环境对紫外光的消光系数主要由吸收系数决定;较小的散射作用令高空通信时延比近地面通信略低;吸收作用导致信噪比和信道容量均随通信平台位置高度增加而减小.高空紫外通信基本满足低速语音通信的要求.     

雾环境下非视距日盲紫外光通信链路路径损耗研究

利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析.选取波长为260 nm的紫外光,分析了雾环境下对于不同的通信距离,该紫外光的路径损耗与能见度的关系.结果表明:在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下,存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度;同时,分析并比较了0～2 km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系,并得到辐射雾环境更利于紫外光传输.     

聚苯胺/三氧化钨复合薄膜的制备与性质

利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析。选取波长为260nm的紫外光, 分析了雾环境下对于不同的通信距离, 该紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明: 在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下, 存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度; 同时, 分析并比较了0~2km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系, 并得到辐射雾环境更利于紫外光传输。     

基于不同散射相函数的紫外光传输特性研究

为了研究三种不同散射相函数下紫外光大气传输特性,文章采用非直视紫外光通信的单次散射简化模型,对系统接收机接收到的能量及紫外光传输路径损耗随传输距离和散射角的变化情况进行分析.结果表明:三种相函数下,都表现为随传输距离的增大,接收能量减小,路径损耗增大,但三者之间存在一定的差异,对于紫外光通信系统,其传输性能的影响以前向散射为主,后向散射作用很小;随着散射角增大,后向散射作用相对明显;三种散射相函数下,紫外光通信链路的最佳散射角不同,但均随发射仰角的增大或接收仰角的增大最佳散射角增大,而接收能量减小.     

雾环境下非视距散射光通信最佳链路分析

基于概率论和随机迁移理论,建立多次散射随机模型,采用蒙特卡洛方法仿真分析了辐射雾条件下,不同的通信距离条件时,近红外信号光在大气传输信道中传输的路径损耗与能见度之间的关系,指出在给定的通信距离以及给定的系统发送端发送仰角和发送光束束散角,接收端接收仰角和接收视场角等几何参数下,会存在一个能见度使得在这个能见度条件下信号光传输的损耗最小。在通信距离、能见度给定的情况下,针对大气散射通信几何构架中的各个参数的改变都会对非视距大气散射光通信链路路径损耗产生影响,通过模型仿真,提出辐射雾环境下最优化通信链路几何构架。仿真中采取808 nm 波长的激光二极管(LD)作为光源。     

非视线大气散射传输仿真研究

利用非视线单次散射激光大气传输模型分析了工作在日盲紫外光谱区的激光散射通信系统接收机、发射机的收发视场、俯仰角以及传输距离等几何参数对系统路径传输损耗的影响。计算结果表明,发射机的视场变化对路径传输损耗几乎没有影响,接收机视场的大小对系统性能的影响很大,在发射激光功率不变的情况下,增大接收机的视场可以显著地提高接收机的信号强度,减少系统的路径传输损耗,但在实际应用中受到一定的限制。发射机的仰角变化对系统的影响较大,而接收机的仰角变化对系统的影响相对较小。     

非视线紫外光散射通信的信道特性

在单次散射条件下,研究了非视线紫外光散射通信系统的信道特性.分析了传输损耗与光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数之间的关系,结果表明传输损耗随收发仰角的增大而增大,增加接收视场可以降低损耗;针对两种不同情况讨论了损耗随光源发散角的变化关系,发现发散角对损耗的影响较小,可根据应用场合适当确定.研究了信道的多径传输现象及其对系统性能的影响,结果表明多径传输引起的脉冲展宽将导致码间干扰的产生,限制系统的通信速率,并定量讨论了NRZ码和RZ码两种情况下码间干扰的影响,发现相对于NRZ码,采用RZ码可以有效地减轻码间干扰,获得更高的通信速率.     

无线紫外光非直视通信信道容量估算与分析

无线紫外光非直视通信中,大气散射和收发角度是影响紫外光通信系统性能的重要因素。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。     

基于非视线红外激光大气散射通信技术研究

为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06m激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06m的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。     

非视线单次散射大气传输模型研究

为了研究波长为1.06μm的红外激光散射通信系统各种几何参量对系统性能的影响,利用非视线单次散射大气传输模型分析了接收机、发射机的收发视场、俯仰角以及传输距离等几何参量对接收机接收功率和路径传输损耗的影响。结果表明,增大接收机的视场可以提高探测到的散射光信号功率,而增加发射机的发散角则基本不影响接收到的信号功率;在其它参量不变的情况下,增大接收机或者发射机的仰角都减小了接收机的探测到的信号功率;在散射角和传输距离一定的情况下,适当地降低发射机的仰角可以提高接收机探测到的散射光信号功率。这些结果对系统设计有一定的参考价值。     

非视距紫外光通信系统中霾衰减特性研究

为了研究霾环境下应用紫外光通信的系统特性,研究了霾粒子的物理特性及谱分布特性,利用散射理论分析了霾粒子在日盲紫外光波段的散射特性;并利用经典Luettgen单散射信道模型,研究了霾环境下非视距日盲紫外光传输的路径损耗特性。通过分析路径损耗与通信距离、能见度以及系统角度之间的关系仿真结果,得到了非视距紫外光传输系统中霾衰减的理论特性:在较短通信距离时,系统的路径损耗受天气状况（能见度）影响较大;能见度较好时,通信距离对路径损耗的影响将会突出,实际中应尽量选取能见度大于2 km的天气条件。文中的工作对设计霾天环境下紫外光通信系统及优化系统性能提供了一定的理论参考,同时对系统工程化实现也具有一定的指导意义。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

高空大气湍流影响下紫外光非直视链路闪烁效应研究

依据折射率结构常数垂直分布特征,利用对数正态分布模型计算了湍流强度、高空位置、通信距离、仰角和波长影响下,紫外光非直视链路的信号强度概率密度分布和闪烁指数。结果表明:高度5km以下,闪烁指数随着收发端所在高度增加而显著下降,2km以上的高空闪烁指数已小于10-2;随着波长增大,闪烁指数减小,信号强度分布更加集中。因此,在高空2km以上的环境中,较小的闪烁指数可以令紫外光在高空通信方面取得较好的性能。同时,可采用"日盲区"波长较长的信号来减小闪烁效应。此外,采取降低仰角的方法可以降低闪烁指数或者延长通信距离。     

云散射模型与信道传输特性分析

提出地对地链路的云散射模型,用于分析不同类型云对给定波长信号光的信道传输特性。通过模型仿真,定量分析不同通信几何结构条件下,三种云的路径损耗预测,分析了发送、接收仰角、发送光束束散角等因素对路径损耗的影响。结果表明,当接收视场角固定时,最佳通信距离随着发送、接收仰角的增大而减小;当发送光束束散角很小(1°以下)时,需要调整发送仰角使得信号光源在云层下界形成的光斑位于检测器垂直上方,以达到接收能量的最大值;当发送光束束散角较大时,应调整发送、接收仰角使一次有效散射体积最大,使得接收能量最大。通过实验测量云散射链路的路径损耗,验证了结论的正确性。结论与波长相关,选用620nm和808nm两种波长激光二极管作为实验及仿真的光源。     

基于高度的紫外光NLOS单次散射链路模型的研究

为了更精确、更全面地研究紫外光的通信性能,使之更适合于实际空间中的3维应用,在2维紫外光单次散射链路模型的基础上融入高度信息,并利用仿真计算了在添加高度信息与否的两种情况下接收功率误差的大小.结果表明,高度对于发射仰角和接收仰角潜在的影响直接引起接收功率的改变,甚至在某些情况下不能进行通信.高度信息的考虑对通信设备在实...     

Channel capacity analysis of non-line-of-sight ultraviolet communication in noncoplanar geometry based on traversing tiny unit method

Channel capacity reflects the ability of the system to transmit information without errors.The path loss and impulse response of the system were calculated based on traversing tiny unit method,and then the frequency response of the system was obtained by the discrete Fourier transform of the impulse response sampling sequence,and the 3 dB bandwidth of the system was calculated.Considering the shot noise caused by signal light,the signal-to-noise ratio of the system was obtained according to the quantum limit method,and then the relationship between the channel capacity and the geometric parameters of transmitter and receiver in non-line-of-sight noncoplanar ultraviolet communication system were simulated and analyzed by Shannon formula.The results show that the channel capacity decreases with the increase of the off axis angle and the communication distance.When the elevation angles of transmitter and receiver are less than 40°,the channel capacity decreases rapidly with the increase of the elevation angles of transmitter and receiver,and the transmitter elevation angle has a great influence on the channel capacity.The system channel capacity is almost constant with the increase of divergence angle,and the larger the receiver field of view angle,the greater the system channel capacity.