非直视紫外光通信在大气湍流和雾霾下的性能研究

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紫外光通信借助于大气粒子的散射作用实现非直视传输,弥补了传统激光和红外光通信的缺点,是一种新型通信方式,被认为是解决带宽最后一公里的优选方案。在军事作战或者山区等复杂地形环境下具有广阔的应用前景,表现出无线非直视,背景噪声极小,抗干扰性能好以及保密通信等优势。本文研究了紫外光通信共面和非共面单次散射传输系统模型。利用MTLAB仿真软件和蒙特卡洛法模拟光子散射传输过程,验证系统路径损耗随系统参数变化而变化的规律。改进了系统脉冲响应表达式,比较分析不同偏轴角和通信距离对系统脉冲响应的影响。提出对脉冲响应做离散傅里叶变换得出紫外光通信系统的3d B带宽。分析了强大气湍流对紫外光通信系统性能的影响。提出了弱湍流短距离紫外光通信系统研究方法。将黑炭浓度,能见度和相对湿度与大气光学特性之间的拟合公式,与紫外光通信联系起来,研究黑炭浓度和相对湿度以及能见度对紫外光通信性能的影响。对以上问题的研究后我们得出结论如下:1.系统参数主要通过改变光子传输的路径和公共散射体的大小来改变系统的路径损耗,光子传输的路径越小,构成的公共散射体越大,路径损耗就越小,脉冲响应时间缩短,带宽变大,信道容量也会越大。存在多种不同的系统参数组合可以保证相同系统性能的要求。2.弱湍流使大气的瑞利散射增强,路径损耗减小,导致信噪比增大,误码率变小。当湍流增大到一定数值时,湍流强度越大,衰落概率就越大,增大接收机的接收面积可以增大信噪比,使误码率减小。3.粒子浓度和粒径增大,粒子对光子的散射吸收作用增强,路径损耗增大,信噪比减小,误码率增大。雾霾天气下能见度越小,系统的路径损耗越大,信噪比越小,误码率将会越大。相对湿度越大,大气中的粒子聚集在一起,导致大气的平均浓度减小,大气对光子的吸收作用减弱,路径损耗减小,信噪比增大,误码率将会降低。
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