基于低密度奇偶校验码和空间分集的紫外光大气通信技术研究与实验验证

紫外光大气通信具有高抗扰、高灵敏、机动灵活等特点，可应用于复杂电磁环境下的区域通信，是近年来兴起的光通信与无线通信交叉的前沿探索技术。已有的相关研究在理论上大都采用传统大气光通信理论且未考虑一些实际因素，对紫外信道的适用性不够理想，实验系统的速率和距离受到制约。考虑实际因素的紫外光多散射传输理论和抗信道衰落技术已成为亟待解决的科学问题。.本项目通过无线通信理论与大气光通信技术的交叉融合创新，对低密度奇偶校验码和空间分集在紫外大气通信中的算法、模型等应用机理进行前瞻性、探索性的理论与实验研究。.预期建立适用性较好的大气紫外光通信多散射随参信道理论模型，基此提出新的低密度奇偶校验码算法和空间分集模型在紫外系统的应用机理，并进行仿真实验验证，提交研究报告，申请专利并发表论文，为紫外光通信技术领域的研究提供应用机理的基本理论支持。

紫外光通信既具有很强的保密性和机动灵活性，又具有防窃听和抗干扰能力，在区域保密通信等国防领域有广阔的应用前景。紫外光信号大气传输理论及关键技术应用理论研究的不足制约了紫外光通信系统的实用化。本课题立足国际前沿和国防需要，针对紫外光大气传输理论多散射模型及抗信道衰落关键问题，基于蒙特卡洛法建模分析大气紫外光通信多散射随参信道，并基于此对空间分集等关键技术机理进行了前瞻性、探索性的理论与实验研究。建立了准确且完备的大气紫外光通信多散射随参信道分析模型，提出了紫外光通信空间分集接收系统方案，搭建了实验系统，提交了理论研究及实验测试报告，申请多项发明专利并发表多篇论文。. 本课题在大气粒子对紫外光的散射与吸收作用机理研究的基础上，首先利用蒙特卡罗法建立了针对新技术应用机理且适用性好的紫外光大气通信多散射随参信道分析模型，准确分析了各参数影响下的紫外通信，并通过实验完成了对模型的验证与优化。. 其次，本课题完成了基于紫外LED阵列的下行语音通信实验方案，实现了在发送光功率为40mW时地表160米准视距语音实时通信(4PPM、17Kpbs)以及50米地表非视距语音实时通信(4PPM、17Kpbs)。对FEC码进行改良，完成了针对紫外通信系统的LDPC、RS编码机理研究与实验验证。实验结果表明，RS码在一定的仰角下能够增加32%的通信距离,LPDC 码大约能够增加78%的通信距离。同时，在空间分集技术机理研究的基础上，课题组打造了基于多探测器的紫外分集实验平台并进行了紫外通信多接收系统的外场实验，将通信距离延伸到180米左右的极限距离，性能领先于国内报道的系统实验指标。. 最后，在进一步完善系统性能的过程中，创新性的将具有良好抗多径干扰及保密性的扩频技术引入紫外系统，进一步研究了基于直接序列扩频的编码与解扩技术，为下一步的紫外通信系统研究打下基础。该项目在紫外光通信关键技术领域取得了具有自主知识产权的创新成果，申请发明专利共13项。在国内外学术期刊、学术会议上发表高质量学术论文24 篇，其中SCI检索论文7 篇，EI 检索论文17 篇。