大气能见度对非视距紫外光通信系统性能的影响

本文研究大气能见度对非视距日盲区紫外光通信系统的性能影响，是通过数值量化分析相关联的紫外线辐射的传播随大气能见度的变化关系。引用一个简化的日盲区紫外大气传播模型，且模型是基于单次散射假设成立。利用这种模型，数值模拟研究了两种典型的几何结构和不同的调制形式。结果表明非视距紫外光通信系统性能对较大范围的能见度范围内是不敏感的，并且仅仅在能见度特别低的天气下性能会显着劣化，这也与系统的几何结构有关。结果还表明脉冲位置调制由于它的高功率能更好地提高系统性能。

1.引言

在日盲光谱区域220-280nm紫外通信系统可以通过利用调制光的大气散射提供短程非视距连接[1，2] 。除了传统自由空间光通信，在这发射端和接收端之间的信道不需要为了信号在大气中散射的通信。在日盲区紫外波段的作用导致强烈散射相互作用和小背景辐射，在高空大气中的强吸收太阳辐射导致小背景条件，并且使其可以利用高灵敏宽视场接收器。紫外光通信会放宽常规视距光通信的严格要求，例如精确点、获得物和自由障碍。强烈的大气消光限制了作用范围，但是为了低可能性的拦截和检测满足了军事需求[2，3] 。以上描述的独特性质能使紫外通信可以应用于军事和在特殊场合的民事程序上。

在日盲区紫外线波段的大气消光包含吸收（主要是臭氧）、散射分子和气溶胶。该传输特性取决于当地天气状况，特别是能见度。因此，通信系统的性能会被大气能见度影响。然而，能见度在紫外通信系统的影响不能很好的被记录下来，例如比特率的检测。在本文中，我们将把紫外光通信大气传播和能见度联系起来，并且定量分析能见度在非视距日盲区紫外通信系统的影响。另一个大气过程主要是湍流导致的信号强弱的波动。然而，它已经表明非视距紫外通信系统由于宽视场接收器的平均效应对大气湍流稍不灵敏。这里我们不会考虑大气湍流的影响。

本文纲要如下，在第二部分我们将介绍和能见度关联的一个日盲区紫外大气传播模型。在第三部分我们将建立基于单次散射假设的非视距紫外通信系统模型。详细的系统仿真数值结果将在第四部分给出。最后我们在第五部分给出结论。

5.结论

通过结合对紫外辐射的大气传输随能见度变化和基于单散射的非视距紫外光通信模型的建立，研究大气能见度对非视距日盲区紫外光通信系统的影响。在给定条件下，模拟了非视距紫外光通信系统所需的平均发射功率和达到的比特率随能见度的变化情况。结果表明，由于接收信号功率主要来自于大气分子和气溶胶散射，在很大范围下，非视距紫外光通信系统系能随能见度变化不敏感。仅仅在低能见度条件下，系统性能明显劣化。系统性能还取决于该系统的几何结构。为了提高系统性能，因为脉冲位置调制有更高的功率效率，所以脉冲位置调制更适合非视距紫外光通信系统。

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