非视距紫外光通信系统散射信道模型研究[范文]

摘 要：目前,由于小型无线通信网络具有低成本、低功耗、保密性强等特点, 世界各国相关学者正在积极探究这方面的理论知识。如今，一些研究机构已经完成了一些相关的硬件和应用软件的研究。但是,人们开始寻求一种通信方式，具有更加隐藏,安全,抗干扰强等特点。一种全新的通信方式正在研究中，就是紫外光通信,其有许多优点，具有全天候工作, 窃听率低,非直接传输,保密性强等特点。由于现代战争的信息化的特点, 商业和军事的各种机构或者研究单位都在研究更加小型化,低成本的紫外线通信。

非视距紫外光通信系统散射信道模型研究

在此篇论文中，我们主要研究非视距紫外光通信（UV NLOS）通信信道脉冲响应的建模和链路性能分析。在UV NLOS通信系统中，光子与丰富的大气分子和气溶胶相互作用产生吸收与散射。除了吸收之外，当颗粒密度比较大或传播距离长时，很可能发生多次散射。为了对UVNLOS信道模型更加简单的分析，现在已经建立了单散射模型。但是，单散射模型的假设对信道模型性能的分析会产生误差，并不是非常准确。所以我们现在要研究仿真结果比较准确的多散射模型。

因此，本文中使用了基于蒙特卡洛的多次散射信道模型，主要使用了Matlab软件来实现仿真。首先，我们先研究了紫外光大气传输理论，此理论时紫外光在大气中传输的基础。只有弄清楚紫外光在大气中传输的特性，才可以对散射信道建模。然后根据建立的非视距信道模型,我们详细讨论了非视距紫外传输在不同工作条件及复杂的气候条件下的各种特性。我们研究的重点在于，信道损耗、脉冲展宽、延时等特征与系统设计时各种参数的关系, 比如接收机视场角和发射机光束孔径角对脉冲响应及能量密度分布的影响,发射机仰角的设置和接收机仰角不同的角度对传输产生的影响,不同距离与结构下对相关参数值的能量密度分布的影响等方面开展了研究。

第1章绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.1.1课题背景

由于现在无线通信的使用已经变得至关重要，可用的RF频谱已经变得有限。随着紫外光装置的快速发展，紫外光辐射与大气成分之间的独特相互作用机制以及新兴的应用需求，紫外光技术正在成为无线通信的巨大替代品，可以减轻光谱约束，为未来通信需求提供潜在的替代方案。如今，UV技术已被商业化，用于室内空气净化，杀菌灭菌，监测空气分子和颗粒以及地面感测网络。NLOSUV通信调制太阳盲区光谱区域，因此当无线电，有线或光纤通信链路不可用，不可靠或不可信时，这是一项重要的军事应用。在大气中的这些波长下，臭氧是强吸收剂，导致传播消光长度一公里或更短。

目前,由于小型无线通信网络具有低成本、低功耗、保密性强等特点, 世界各国相关学者正在积极探究这方面的理论知识。如今，一些知网论文查重研究机构已经完成了一些相关的硬件和应用软件的研究。但是,人们开始寻求一种通信方式，具有更加隐藏,安全,抗干扰强等特点。一种全新的通信方式正在研究中，就是紫外光通信,其有许多优点，具有全天候工作, 窃听率低,非直接传输,保密性强等特点。由于现代战争的信息化的特点, 商业和军事的各种机构或者研究单位都在研究更加小型化,低成本的紫外线通信。由于紫外光波长范围（范围为10nm到400nm）非常广泛，使得其具有很多特性。紫外光通常有四个波段:近紫外线（NUV）其波长为400-280nm;中紫外光（MUV）其波长为280-200nm;远紫外线（FUV）波长为200-100nm和EUV紫外线(100-10nm),波长小于200nm的紫外波被称为真空紫外线。

1.1.2研究目的及意义

紫外光基本性质包括大量的大气散射，深紫外波段（波长200-280nm）的日盲区操作的能力，以及大气中的高衰减。因此，由于大量的散射，非视距在外光通信（NLOS）通信链路得以实现，而背景太阳辐射噪声通常可以忽略不计。由于紫外光高衰减的性质，紫外光信号很难超过消光范围。关于紫外光通信的各个方面的综述。

红外光和紫外光作为载体资源的价值在无线光通信中都是非常重要的。其中红外光在通信中有许多功能，其中作为用于激光对准和捕获是，对其通信条件是非常严格的,即在通信中红外光只能在视距(LOS)的条件下可以实现通信。而事实上,很多情况下都不能满足可视(LOS)的条件,如高层建筑物,野生动物群,所以使用红外光通信有一定的局限性。在所有用于光通信的光源中,只有紫外光可用于完成非视距通信，因为其在大气中具有一种特殊的强散射性能,可以通过与不同组分(大气分子,气溶胶等)的散射作用从而完成非视距(NLOS)通信。