摘要:
在非直視無線紫外光通信中,利用大氣中的粒子對紫外光進行散射作用來傳遞信息,非直視紫外光通信在近距離隱蔽通信中有廣闊的應(yīng)用前景。霧霾粒子屬于氣溶膠范疇,由空氣中的灰塵、硫化物、有機碳氫化合物等粒子組成。霧霾粒子的尺度、濃度、形狀等因素均會對無線紫外光散射通信的傳輸特性產(chǎn)生較大的影響。首先,基于蒙特卡羅方法建立了非直視紫外光多次散射模型,將霾粒子的半徑和濃度這兩個物理量引入該模型中,通過模擬大量光子在霧霾條件下經(jīng)多次散射到達接收端的概率,進而仿真分析了系統(tǒng)路徑損耗與粒子半徑和濃度之間的關(guān)系。結(jié)果表明,(1)在無線紫外光近距離通信條件下,霧霾濃度越大,路徑損耗越小,系統(tǒng)通信性能越好;(2)通信距離大于500 m時,增加霧霾粒子濃度,系統(tǒng)路徑損耗總體先減小再增大;(3)在粒子濃度一定情況下,增大粒子半徑,路徑損耗先減小后增大,且隨著通信距離的增大,路徑損耗極小值的位置不斷向粒子半徑小的一側(cè)移動。其次,在模型中引入粒子尺度譜分布的概念,對粒子尺度譜分布進行分割,分別求出不同粒徑及其所對應(yīng)濃度。假定粒子尺度譜分布中不同粒徑的粒子依次對光子產(chǎn)生散射作用,對相應(yīng)光子到達接收端的概率求和,得到光子到達接收端的總概率,進而求得多種粒徑的粒子共同存在情況下系統(tǒng)的路徑損耗,使仿真模型更加逼近實際大氣信道中多種半徑霧霾粒子共同存在的事實。最后,搭建實驗平臺,分別在良好、嚴重霧霾、極嚴重霧霾三種不同天氣條件下,實驗測量了系統(tǒng)路徑損耗和通信距離、收發(fā)仰角之間的關(guān)系,并與考慮粒子尺度譜分布模型中計算得到的路徑損耗進行對比,實驗數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果趨勢一致,霧霾天氣下的通信質(zhì)量優(yōu)于良好天氣,收發(fā)仰角越大對應(yīng)的路徑損耗也越大。