【摘要】：紫外光通信是一種新型自由空間光通信方式，它依靠大氣粒子與紫外光子之間的散射過程傳遞信息,具有非視距、抗干擾、低竊聽、電磁靜默等優(yōu)點，能夠滿足復雜地形環(huán)境下全天候、全方位保密通信的要求，在軍事和民用場合都有巨大應用前景。本文從研究信道特性以及實驗平臺搭建兩個方面展開相關技術的研究。 （1）紫外通信信道特性建模： 利用瑞利散射理論和米氏散射理論對單次散射模型進行介紹，在此基礎上研究了標準大氣參數下，收發(fā)結構以及收發(fā)距離對于信道衰減和脈沖展寬效應的影響；并將模型推廣至非共面結構下，研究了收發(fā)端光軸偏角對于信道特性的影響，使模型更加符合真實場景。 從統(tǒng)計的角度出發(fā)對通信信道的蒙特卡羅分析模型進行了設計以及實現，提出一套在三維坐標系下進行光子運動狀態(tài)描述的方法，完成了數千萬光子的運動采樣、跟蹤、路線記錄以及特性總結，并結合單次散射模型將蒙特卡羅模型分析的收斂速度大大提高。另外，利用蒙特卡羅模型克服了單次散射模型對于通信距離的局限，拓寬了模型的適用范圍，給出了遠距離下模型對于信道特性的估計情況。綜合兩個模型的計算結果，對于近距離下的信道衰減特性以及脈沖展寬效應進行了仿真分析，作為實驗平臺搭建時的重要依據。 （2）紫外通信平臺搭建 在信道特征仿真分析的基礎上，完成了紫外通信平臺的總體方案設計，并給出了紫外光通信電路子系統(tǒng)的硬件電路設計，包括語音信號處理、調制解調方案的選擇與實現、光源驅動設計、探測器信號處理等；并在此基礎上完成了紫外語音通信平臺的搭建。 通過通信實驗平臺驗證了LOS和NLOS傳輸方式的可行性和性能，并在一定程度上對模型的仿真結果進行了驗證。實驗結果表明基于紫外光作為載波的語音通信方案切實可行，新型的LED光源可以支持數米的語音傳輸，在大發(fā)散角以及小俯仰角下具有相對良好的信號強度和誤碼性能。
【圖文】：

紫外通信信道特性研究以及語音通信平臺搭建2有的運動方向，信號甚至可以繞過障礙物被接收端接收，如圖1-1所示。這種通信方式由于作用距離短，具有區(qū)域保密性，而且不需頻段申請，，適用于復雜電磁環(huán)境，而受到多方關注。圖1：紫外通信收發(fā)結構1.1.2 紫外通信的優(yōu)勢紫外通信是建立在散射基礎上的，相比于其他通信方式有其獨特的優(yōu)勢。具體說來有以下幾點：1）非視距傳輸、全方位通信傳統(tǒng)的自由空間光通信都是基于光的直線傳輸，收發(fā)端之間需要存在直線或者反射通路，遠距離的自由空間光通信甚至需要精密的對準和跟蹤系統(tǒng)來保證通信鏈路的穩(wěn)定[3]。紫外通信則可以建立在散射過程的基礎上，并不依賴于收發(fā)端的直線傳播路徑，收發(fā)端無需對準和跟蹤裝置，甚至可以利用垂直收發(fā)的模型工作

2 紫外光通信原理大氣背景情況，如圖 2-2 所示；同一大氣條件下的紫外波段透過率曲線如圖 2-3示。圖中橫坐標為波數值，圖上方 X 軸對應波長值�？梢钥闯龃髿鈱τ谧贤獾氖帐潜容^強烈的，尤其是在 280nm 以下的波段有一個吸收峰，背景幾乎為零。主要是由于臭氧層對該波段的強烈吸收造成的，這一段背景空白的紫外波段，稱為“日盲紫外波段”，表 2.2 則是另一文獻中提及的特殊波長對應的名義上紫外線背景強度情況[23]：
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（上海技術物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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1 金偉其,何玉青,王嶺雪,王仲春;大氣紫外傳輸特性的計算機仿真分析[J];兵工學報;2001年01期

2 藍天,倪國強;紫外通信的大氣傳輸特性模擬研究[J];北京理工大學學報;2003年04期

3 常勝利;尹紅偉;賈紅輝;楊俊才;楊建坤;;紫外光通信實驗中信息高速調制方法的研究[J];大學物理實驗;2006年04期

4 雷小明;肖沙里;藍玉偵;徐東鏹;張世欣;;日盲紫外光通信系統(tǒng)中調制系統(tǒng)的研制[J];光電子技術;2007年03期

5 楊杰;;紫外探測技術的應用與進展[J];光電子技術;2011年04期

6 姚麗;李霽野;;大氣紫外光近距離通信的研究[J];大氣與環(huán)境光學學報;2006年05期

7 劉博;楊宇;朱琳;陳雄斌;陳弘達;;室內半導體照明通信中的光強穩(wěn)定技術[J];光電子.激光;2010年12期

8 尹增謙,管景峰,張曉宏,曹春梅;蒙特卡羅方法及應用[J];物理與工程;2002年03期

9 袁易君;任德明;胡孝勇;;Mie理論遞推公式計算散射相位函數[J];光散射學報;2005年04期

10 鄧天平;盧益民;彭凱;盧鋼;;自由空間光通信中誤碼測試系統(tǒng)的開發(fā)[J];光通信技術;2006年03期

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1 尹紅偉;非視線偏振紫外大氣傳輸特性研究[D];國防科學技術大學;2011年

本文編號：2531226