非视距紫外光通信性能研究

非视距的紫外光通信利用大气散射来进行通信，对发射和接收的区域和指向性要求低，具有很高的应用价值。如选择通信波段在太阳盲区，紫外光通信信道可获得极高的信噪比。随着目前深紫外半导体LED光源，太阳盲波段滤波器和高效的紫外探测器的发展，这一技术越来越被关注。然而，目前对于LED产生的紫外光束在严重散射介质中的传输模型和紫外光通信系统性能的研究依然不够深入。本项目基于已有LED紫外系统研究基础，采取综合分析和实验方法，研究紫外光束在非视距、不同天气条件以及发射机接收机任意取向时的传播特性，评估路径损耗和信道冲击响应的测试和仿真结果，从而全面评价信道容量和通信系统的性能。研究包括通信距离、指向、传输容量、功率和误码率等。通过在不同信道条件下的大量实验测量，为理论建模和分析提供必需的数据。本项目将在紫外光信道特点和紫外通信基础方面取得突破性进展，推动紫外光通信技术的发展。

紫外光信号由于波长较短，在大气中传输时受到很强的散射作用而很容易改变方向，有利于建立通信发射机与非视距接收机的链路，实现在视距受阻时的即时通信，同时太阳盲波段的低背景噪声使得通信系统的信噪比极大提高。加上近年来紫外光电器件技术的迅速发展，非视距紫外光通信技术引起了极大关注。该项目通过理论分析、实验测量及计算机仿真相结合的方法，建立了紫外光信号在大气散射传输时的散射通信信道模型，揭示了紫外光信号在非视距链路下所经历的传输路径损耗、脉冲展宽效应和湍流引起的强度衰落特征，同时分析了散射信道和通信系统性能随多种系统参数和几何参数变化的规律，包括数据速率、通信距离、功率预算、信噪比和误码率、收发机俯仰角、光束和视场角、信号波长等参数，并给出了通信系统性能极限。在此基础上，进一步提出了在大气散射和湍流影响下非视距通信系统的设计方法及信号处理技术，构建了实验验证与测试系统，用于测试并分析提出的信道及系统模型与技术。同时将外场测试结果与计算机仿真和理论分析结果进行了比较，验证了提出的模型及假设。这些研究结果将为通信技术的发展和实际应用系统的设计提供理论指导。