雨雾信道无线紫外光散射特性研究

发布时间：2020-06-28 04:29

【摘要】：无线紫外光(Ultraviolet,UV)通信是利用200nm～280nm“日盲”波段紫外光作为载体的一种新型通信方式,通过大气分子和气溶胶粒子等微粒的散射作用可实现复杂环境下全天候非直视(Non-Line-of-Sight,NLOS)通信。在不同的天气条件下,紫外光通信系统的误码率和路径损耗会随着大气中粒子浓度、粒径大小以及收发端几何参数等发生变化。雨雾粒子的散射作用还会给紫外光通信系统带来严重的码间干扰,影响紫外光通信系统的信道性能。通过研究紫外光在雨雾环境中的信道特性,可以为改善无线紫外光散射通信性能提供理论基础。本文利用紫外光单次散射和多次散射通信链路传输模型,对不同降雨强度和不同雾浓度下的紫外光散射光强分布以及路径损耗等信道特性进行了研究。具体研究内容如下:(1)对紫外光在降雨环境中传输的信道模型进行了改进。利用T矩阵理论和蒙特卡罗光子轨迹指向概率法,仿真分析了不同降雨强度、非球形雨滴粒子形状和雨滴粒径对路径损耗以及散射光强分布的影响。仿真结果表明,降雨环境中的通信质量比晴朗天的通信质量差,路径损耗增大,且直视通信方式的路径损耗比非直视降低7dB左右。随着降雨强度、雨滴粒径和粒子取向角的增大,散射光强曲线呈下降趋势,降雨强度对散射光强分布的影响程度较大。(2)采用广义Gamma谱分布对陆雾和海雾粒子的粒径分布进行了拟合。利用Mie散射理论研究了两种雾介质中不同雾浓度对路径损耗的影响,以及海雾和陆雾环境中紫外光多次散射的误码率和脉冲响应,并通过雾环境下的实验结果与仿真结果进行了对比分析。陆雾环境中,紫外光非直视通信的通信距离小于100m时,雾浓度的增加可以减小路径损耗,降低系统误码率。相同雾浓度下,海雾环境中紫外光通信的路径损耗和误码率均随着雾浓度的增大而增大。综上所述,本文主要研究了雨雾信道紫外光散射特性,给出雨雾环境中的紫外光散射信道建模方法,并采用蒙特卡罗光子轨迹指向概率法对雨雾信道多次散射信道特性进行了仿真分析。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

(a) 海水蒸发而成的盐粒 (b) 火山喷发碎屑物 (a) Evaporation of sea water (b) Volcanic eruptive debris 图 2-6 大气气溶胶粒子形状[77]Fig.2-6 Atmospheric aerosol particles sh

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本文编号：2732557