紫外光通信特点和信道模型的介绍及紫外光通信系统的设计与实现
紫外光通信在军事通信系统中的应用_李霁野
第3卷 第4期 光 学 与 光 电 技 术V ol. 3, No. 4 2005年8月OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGYAugust, 2005收稿日期 2004-11-30； 修改稿日期 2005-01-27 作者简介 李霁野（1954-），男，高级工程师，主要研究方向为数据通信、野战程控交换机。
E-mail: li_cssar@ 文章编号 1672-3392(2005)04-0019-03紫外光通信在军事通信系统中的应用李霁野 邱柯妮（中国科学院空间中心通信室，北京 100080）摘 要 介绍了紫外光通信的性能特点、链路工作方式及影响紫外光通信的主要因素，并分析了紫外光音频通信系统的设备构成及其在军事作战和演习中的应用。
关键词 紫外光通信；保密性；工作方式 中图分类号 TN929.1 文献标识码 A1 引 言紫外光通信作为一种新的通信手段，其最突出的优点是不易被探测和截收，非常适用于近距离抗干扰的通信环境。
美国军方对紫外光通信领域高度重视，从上个世纪30年代至今，他们进行了从基本原理到实用系统等多方面的研究，已研制出实用的设备，但其项目研制情况和技术细节目前都处于高度保密状态。
与之相比，紫外光通信的研究和实践工作在我国起步较晚，国内在该领域的研究还远远不够，特别是在军用领域，对军用紫外光通信系统的研究已经迫在眉睫。
2 紫外光通信的特点及工作方式紫外光通信的基本原理：以紫外日盲区的光谱为载波，信息电信号调制加载在紫外光上，通信系统的发射端和接收端通过初定位和调整，再经过光束的捕获—对准—跟踪（APT ）建立起光通信链路，然后以自由空间和大气为信道来传输信息。
2.1 紫外光通信的优点1）数据传输的保密性高系统辐射的紫外光通信信号扩散在大气层中被大气吸收，信号的强度按指数规律衰减，这种信号场强的指数衰减是距离的函数。
这样，就可以根据通信距离的要求来调整系统的辐射功率，使其在通信范围之外的辐射功率减至最小，从而使敌方很难截获紫外光通信信号。
自由空间紫外光通信系统中LED光传输模型研究
ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｍｏ ｅ ｓｔ ｅ ｅｉｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｍｂｎ ｔ ｎ ｏ ｉｈ — ａｃ ｉｇ ｃ ｒ ｅ Ｔｈ ｅ ｕｔｗｉ ｒ ｐ ｒｉ ｄ ｌｉ ｈ ｎ ｄ ｒｖ ｄ ｂ ｈ ｏ ｅ ｉａｉ ｆ１ ｔｍ ｔｈｎ ｕ ｖ ． ｏ ｇ ｅｒｓ ｌ ｌ ｌ
提 出 了修 正方案 ； 在单 次散 射 原 理基 础 上 对 大 气 中直 射 和 斜射 散 射 光传 输 特 性 进 行 了详 细推
导， 结合 Ｌ Ｄ配光曲线得 出紫外 Ｌ Ｄ光的大气传输解析模 型。研 究结果为紫外 自由空间光通 Ｅ Ｅ
信 系统 的设 计提供 参考 。
关键 词 ：紫外 通信 ； ｏ ｇ ｅ 定律 ； 输特 性 ；单 次散 射 ； Ｅ Ｂ ｕ ｕｒ 传 Ｌ Ｄ 中图分 类 号 ： ２ ． ２ 文献标识 码 ： ＴＮ ９ ９ １ Ａ ｄ ｉ ０ ３ ６ ／． ｓ ０ ５５ ３． ０ ２ ０ ． １ ｏ：１． ９ ９ｊｉ ｒ １０ —６０ ２ １ ． ３ ００ ｓＬ
ｐ ｏ ａ ａｉｎ ｒ ｐ ｒｉｓ ｏ Ｖ ＥＤ ｏ ｔｃ ｌ ａ ｉｔ ｎ ｔ ｅ ｆａ ｏ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｕ ｕ ｒ ｓ ｒ ｐ ｇ ｔ ｐ ｏ ｅ ｔ ｆ Ｕ ｏ ｅ Ｌ ｐ ｉａ ｒ ｄａ ｉ ， ｈ ｌｗ ｆ ｒｎ ｉ ｌ ｆ Ｂｏ ｇ ｅ ｉ ｏ
ａ ａ ｙ ｅ ａ ｅ ｏ ｒ ｄ ａ ｉ ｅ ｒ ｎ ｆ ｒ ｈ ｏ ｙ Ａｎ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｍ ｅ ｈ ｄ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂ ｓ ｄ ｎ ａ ｉ ｔ ｔ ａ ｓ ｅ ｔ ｅ ｒ ． ｖ ｄ ｈ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｏ ｓ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ａ ｔｒ ｒ ｓ ｆｅ ｗａ ｄ ．Ｔｈ ｒ ｐ ｇ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｉｅ ｔｓ ａ ｔ ｒ ｄ ｌ ｈ ｎ ｂ ｉ ｕ ｎ ｉ ｅ ｃ ｃ ｔ ｅ ｅ ｅ ｐ ｏ ａ ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｉ ｆ ｒ ｃ ｃ ｔｅ ｅ ｉ ｔａ ｄ ｏ ｌ ｅ ｉ ｃｄ ｎ ｅ ｓ ａ ｔ ｒ ｄ ｏ ｅ ｄ ｇ ｑ ｌ ｈ ｒ ｈ ｏ ｅ ｉａ ｌ ｅ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｓｎ ｌ ｃ ｔ ｅ ． Ｐｒ ｐ ｇ ｔｏ ｉ ｔ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｄ ｄ ｃ ｄ ｉ ｅ ａ ｌ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｉ ｇ ｅ ｓ ａ ｔ ｒ ｇ ｙ ｏ ａ ａ ｉｎ
《红外线紫外光通信》PPT课件
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IrDA的发展（续）
5、1999年，IRDA又发布了通讯速率高 达16Mbps的VFIR技术(Very Fast InfraRed)，并将它作为补充纳入 IRDA1.1标准之中；
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移动计算设备
笔记本电脑、 掌上电脑、 膝上型电脑、 计算器、 机顶盒等；
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移动通信设备
手机、 无绳电话、 寻呼机等；
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便携数码设备
数码相机、 游戏机、 MP3播放器、 多功能电子手表等；
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电脑外围设备
打印机、 调制解调器、 键盘、 鼠标等；
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IRDA1.0
简称SIR(Serial InfraRed)，基于HP-SIR开发出来的一 种异步的、半双工的红外通信方式。
SIR以系统的异步通信收发器(UART)为依托，通过对串 行数据脉冲的波形压缩和对所接收的光信号电脉冲的 波形扩展这一编码解码过程(3/16 EnDec)实现红外数 据传输。
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物理层规范
制定了红外通信硬件设计上的目标和要 求，
IrLAP和IrLMP
两个软件层，负责对连接进行设置、管 理和维护
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其他
在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定 的红外通讯应用领域，IRDA还陆续发布 了一些更高级别的红外协议；
探析紫外光通信技术原理及应用
探析紫外光通信技术原理及应用紫外光通信系统是一种新型的通信手段，与常规的通信系统相比，有很多优势。
由于紫外线主要以散射方式传播，并且传播路径有限，采用紫外光通信系统具有一定的绕过障碍物的能力，非常适用于近距离抗干扰的通信环境。
紫外光通信具有灵活、低窃听、全方位、非视距通信的独特优势，主要应用于短距离的、保密的通信是常规通信的一种重要补充。
紫外光通信是以大气分子和子溶胶粒子的散射和吸收为基础的。
紫外光通信基于两个相互关联的物理现象：一是大气层中的臭氧对波长在200nm到280nm之间的紫外光有强烈的吸收作用，这个区域被叫做日盲区，到达地面的日盲区紫外光辐射在海平面附近几乎衰减为零；另一现象是地球表面的日盲区紫外光被大气强烈散射。
日盲区的存在，为工作在该波段的紫外光通信系统提供了一个良好的通信背景。
紫外光在大气中的散射作用使紫外光的能量传输方向发生改变，这为紫外光通信奠定了通信基础，但吸收作用带来的衰减使紫外光的传输限定在一定的距离内。
因此紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术。
选择紫外“日盲”波段光波进行传输信号时，信号在传输过程中很少受到大气背景噪声干扰。
由于紫外辐射在大气中由瑞利散射所造成的光能损失是红外线的1000倍以上，使得工作于紫外波段的系统与红外系统相比具有很大的不同。
它是信息传输实现非视距工作方式的基础，同时也克服了其他自由空间信息传输系统在视距方式工作时的弱点。
与常规通信方式相比，紫外光通信有其特有的优势：1、高保密的数据传输性和强抗干扰能力；紫外光通信主要基于大气对紫外光的散射和吸收作用。
紫外光信号在大气传输过程中会呈现指数倍的衰减，传输距离一般不超过10公里，信号难以监听和截获。
另外，紫外光通信系统的辐射功率可根据通信距离减至最小，无线电设备很难对其进行干扰和精确定位。
2、可用于非直视通讯；紫外光在大气传输过程中会发生散射现象，散射特性可以使紫外。
光通信模块设计与实现
光通信模块设计与实现随着现代科技的不断发展，光通信技术也在不断迭代和演进，越来越多的应用场景需要高速、稳定、可靠的光通信传输。
而光通信技术中的光通信模块，作为实现光电转换的核心组件，对整个系统的性能起着至关重要的作用。
本文主要介绍光通信模块的设计与实现。
一、光通信模块的基本原理作为实现光通信的核心组件之一，光通信模块涉及到很多基本原理。
首先，从信号的发射方面来看，光通信模块通常采用半导体激光器或LED等元器件，将电信号转换为光信号。
而在接收方面，则需要采用光电转换器件，将光信号转换为电信号。
此外，光通信模块还需要进行信号的调制和解调等工作，以确保信号的稳定和可靠。
二、光通信模块的设计要点在设计光通信模块时，需要考虑到许多要点。
首先，光通信模块的芯片必须具备高性能、高精度、高速传输等特点，以满足市场对通信速率、传输距离和带宽等方面的不断提升的需求。
此外，芯片的集成度也需要越来越高，可以实现多种不同通信协议的兼容。
这些要点在光通信模块的设计中都需要得到考虑。
三、光通信模块的应用场景在现代的信息化社会中，光通信技术的应用场景已经非常广泛。
例如在光纤通信和无线同步通信中，光通信模块都具有非常重要的地位。
此外，在视频监控、医疗设备、航空航天等领域，也都使用到了光通信技术。
因此，光通信模块的研发和生产，在现代经济中具有非常广泛的应用前景。
四、光通信模块的发展趋势现在，光通信模块的技术发展迅猛，对其未来的研发和应用也提出了极高的要求。
未来，随着通信规模的增大和通信网络的更加复杂，光通信模块需要更高速、更高带宽以及更稳定的技术支持。
此外，芯片的集成度和光通信模块的制造成本也需要不断得到提升，在逐渐完善的设计和制造技术下，未来的光通信模块可望在性能和成本上实现全面提升。
总之，光通信模块在现代光通信技术中起着不可或缺的作用。
未来，光通信模块的研究和应用仍然需要不断的升级和改进，以适应市场对通信技术的不断需求，加速推动现代信息化的发展。
紫外光通信大气传输特性及理论模型探讨
度和浓度［ 。紫外光的散射类型根据介质中粒子的尺寸对散射的影响可以归结为瑞利散射、 氏散射和 ４ ］ 米 非线性 散射 等三 种 。 １ ２ １ 瑞 利散 射 ．． 当散射 粒子 尺寸 ｄ远 小于 波长 时 的散射 即为瑞 利 散射 ， 瑞利 散射 的散 射相 函数 Ｐ 为
Ｐ（ ）一 ３（ ＋ １
磁 振荡 并 向各 个 方 向传 播 ， 由此形 成 光 的散 射 。正
是 由于大气对 紫外 光 的散 射作 用 ， 使 得 紫外 光 能 才
够绕 过 障碍物 形成 非视 线传播 的特点 。
一
般来 说 ， 尺度 与 光 波长 越 接 近 的大 气 粒 子 对
光 的散射 强度 越大 ， １给 出 了常 见 大气 粒 子 的 尺 表
图 ３ 传输距离 ｌｒ ｋｎ时不同臭氧浓度下 的传输衰减
Ｆｉ ． Ｔｒ ｎ ｍｉｓｏ ｔｅ ｕ ｔ ｎ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｏ ｏ ｅ ｇ３ ａ ｓ ｓ ｉｎ ａ ｔ ｎ ａ ｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｚ ｎ ｏ ｎ ｆ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｗｉ ｋ ｄ ｓ ａ ｃ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｔ ｌ ｍ ｉｔ ｎ ｅ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｏ ｈ
ｍａｏ ｈ ｏｅｉ ｌ ｄ ｌ ａ ｄｒｓａｃ ｔｏ ｓ ｒ ｉ ｕ ｓｄ ｊｒｔｅ ｒｔ ａ ｍｏ ｅｓ ｎ ｅｅｒｈｍｅｈ ｄ ｅｄｓ ｓｅ ．Ｔｈ ｏｔ ｎ ｃ ｓａ ｄｔｎ ｅ ｃ ｆ ｃ ａ ｃ ｅｂ ｔｌ ｅｋ ｎ ｄ ｎｙｏ ｅ ｅ
ｔ ｅ Ｕ Ｖ ｏ ｈ ｃ ｍｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ ｉ ａ ｓ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｎ ｃ ｔ ｓ ｌ ｏ ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｅ ． ｏ
撞， 故会发生非线性散射 ， 散射光的频率与入射光的频率有差别 。介质的光学不均匀性越强， 非线性散射
基于单LED的无线紫外光通信系统设计与实现
的散 射 称 为 Ｍｉ散 射 。这 种 散 射 主 要 由 大气 中 的微 粒 ， 烟 、 ｅ 如 尘 埃 、 水 滴 及 气 溶 胶 等 引 起 。在 复 杂 天 气 情 况 下 ， 气 中气 小 大 溶 胶 微 粒 对 光 波 的 散 射 远 大 于 大 气 分 子 散 射 。此 时 需 要 用 Ｍｉ 射 理 论 处 理 。 因 此 ， 对 复 杂 环 境 风 沙 天 气 、 雾 、 ｅ散 针 海 雨 天 、 天 等 ， 研 究 过程 中 主 要 考 虑 Ｍｉ散 射 。Ｍｉ 射 的辐 雪 在 ｅ ｅ散 射 强 度 与 波长 的 二 次 方 成 反 比 ， 射 在 光线 向前 的 方 向 比 向 散 后 的方 向更 强 ， 向性 比较 明 显 。 方
点 阵 作 为 光 源 ， 在 样 机 上 实 现 通 信Ⅲ 重 庆 大 学 光 电研 究 试 并 ； 验 室 在 ２０ ０６年 也 完 成 了 基 于 紫 外 光 的 语 音 系 统 设 计 与 实
施 ， 系统 在反 映灵 敏度 及抗 干 扰方 面都 有着 不 错 的表 现啊 与 该 。 收 稿 日期 ：０ １０ 一 ４ ２ １ － ３ ｌ 稿 件 编 号 ：０ １ ３７ ２ ｌ０ ０ ５
３２ 调 制 方 式 ．
调制 就 是 把 信 号 叠 加 到 载 波 上 。 紫 外 光 通 信 系 统 中 的 调
制 器 是 一 种 电光 转换 器 ， 使 输 出光 束 的 某 个 参 数 （ 度 、 它 强 频
率 、 位 、 振 等 ） 电信 号 变 化 ， 成 光 的调 制 过 程 。 制 方 相 偏 随 完 调 式 分 为 内调 制 和 外 调 制 ２ 。把 被 信 息 信 号 调 制 了 的 电信 号 类
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ Ｖ ｏ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｆ Ｕ ｃ ｍｍｕ ｉ ａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｃ ａ ｎ ｌ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ｃ ｎｃ ｔ ｎ ｈ ｏ ｏ ｎ ｃ ｔ ｈ ｎ ｅ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ．Ｗ ｅ ｏ ｄ ｓｇ ｉｅｅ ｓ Ｕ ｄｇ ｔｌｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｓ ｓｅ ｅ ｉｎ ａ ｗ ｒｌ ｓ Ｖ ｉｉ ｏ ａ ｎ ｃ ｔ ｙ ｔｍ ｔ ｈ Ｖ Ｅ ｓ ｔ ｅ ｌ ｈ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｏｏ ｌ ｐ ｉｒ ｔｂ ｓ ｏ Ｉ ｔ ｅ Ｕ Ｌ Ｄｓ ａ ｉ ｔｓ ｕ ｃ ｎ ｈ ｔｍｕ ｔ ｌ ｕ ｅ ａ ｌ ｈ ｇ ｈ ｉ ｅ
紫外光通信大气信道模型研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｍｏ ｐ ｅ ｉ ａ ｎ ｌ ｏ ｅ ｆ ｔ ａ ｉ ｌｔ ｓ ａ ｃ ｎＡｔ ｓ ｈ ｒｃＣｈ ｎ ｅ ｄ ｌ ｒ ｖ ｏｅ Ｍ ｏ Ｕｌ Ｃｏ ｍ ｕ ｉ￣ ｉ ｎ Ｓ ｓｅ ｓ Ｏ ｍ ｎ ｃ ｔｏ ｙ ｔｍ ａｌ Ｏ
Ｚ Ａ Ｇ Ｊ ｇ，ＬＡ ｕ Ｈ Ｎ ｎ Ｉ ＯＹ ｎ，ＷＵＢ ｏ ｉ Ｈ ｕｎ － ｔ ｉ ａ－ａ ，Ｓ Ｉ ｈ ａｇ ｉ ，Ｑ ＵＱｉ ｊｎ Ｓ ｊ ｎ ，
维普资讯
第３ ６卷 第 ２期 ２ ０ 年 ４月 ０７
电 子 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｅ ｓｙｏ Ｅｌｃｒ ｎ ｃＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｉａ ｏ ｒ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｔｏ ｉ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙｏ Ｃｈｎ ｏ ｔ
角分别为 、 （≤屏 、 ≤兀 ；光束孔径角为 、 Ｏ 傣 ） Ｏ （≤Ｏ ≤ 兀，Ｏ ｒ≤ 兀／） ｒＯ Ｒ ≤Ｏ ２；传输 距 离 为， ． 。 探测接收机接收到的能量是通过计算位于交叉 部分经大气散射光信号的数量得出的。本文通过非 视距单散射模型【 １ 计算探测接收机接收到的能量 。 假设发射机在ｔ０ － 时刻，发射脉冲能量为Ｑ ； Ｔ 发射机 固有圆锥角为ｆ － ７ ｉ （ ／） ￣ ４Ｃ ｎ ｏ ２，则探测器接收到的 ｍ ｓ ｒ
、 Ｊ ６ Ｎｏ ２ ，－ ０３ ． Ａｐ ． ０ ７ ｒ２ ０
紫外光通信 大气信道模 型研 究
张 静 ，廖
（． １ 电子科技大学光电信息学院 成都
云 ，武保剑２ ，史双瑾２ ，邱 琪 ， ２
成都 ６０ ５） １０ ４
６０ ５ ； ２ １０ ４ ．电子科技大学宽带光纤传输 新兴的基于大气散射和吸收的元线光通信技术， 系统结构参数的选择对系统性能有重要影响． 该文通过利用Ｌ ｅｇｎ 出的非视距单散射模 型，比较 了在不 同仰 角、光束孔径 角情况下 ， ｕｔ ｅ提 ｔ 损耗 、延时 、 冲半 宽展 宽的变化 脉 特征 ， 并给 出了不 同传输距 离下能量密度 的分布情况． 据仿真计算得到 了不 同紫外光通信条 件下的损耗 时延和脉冲展宽． 根 关 键 词 信道模型 损耗； 非视距； 延时； 紫外光通信 中图分类号 Ｔ ９９１ Ｎ ２． 文献标 识码 Ａ
紫外光通信的散射信道简化模型
（ １．Ｉｓｉｕｅ ｏ ｐ ｃ ｈ ｔ ｅｅ ｔｏ ｉ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔｔｔ ｆ Ｓ ａ ｅ Ｐ ｏｏ—ｌｃｒ ｎｃ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｇｈ ｎ ｉｅｓｔ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｃｈ ｎｇ ｈ ｎ １ ０ ２ ａ ｃ ｕ ３ ０ ２，Ｃｈ ｎ ｉａ
第４ ｌ卷 第 ４期
Ｖｏ ． １ ＮＯ ４ １ ． ４
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｆａｅ ｎ ｓ ｒＥ ｇｎ ｅ ｉｇ ｎ ｒｄ ａ ｄ Ｌａ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｒ
２ １ ０ ２年 ４ 月
Ａｐｒ２ ２ ．０１
紫 外 光通 信 的散 射 信 道 简化 模 型
范静 涛 ， 莹 １， 一丁 ， 姜会 林 ， ２ 佟首峰 ， 成 ｚ 韩 （． １ 长春Ｇ ＿ 大学 空 间光 电技 术研 究所 ， Ｔ － 吉林 长春 １ ０２ ； ３０ ２ ２ 长春Ｇ ＿ 大学 计算机 科 学技 术 学 院 ， ． ｚ － 吉林 长春 １０２ ） ３０ ２ 摘 要 ：针 对不 同的 紫外光通 信模 式 ， 出 了非直视 单散 射信道 模 型的 简化模 型 ， 过 实验 验 证 了简 提 通 化模 型的 准确 性和 高效 性 ； 简化 模 型 的基础 上 ， 在 对各 种典 型 天 气条件 下 ， 同通信 距 离的能 量损 耗 不 等进行 数值仿 真 和结果 分析 ， 日盲段 紫 外光散射 通信 系统 的能耗 分析提 供 了理论依 据 。 为 通过 对仿 真 结果 的分析 可知 ， 简化模 型 可在保 证仿 真精 度 的前提 下 ， 高仿 真速 度 ｌｓ ； 提 ０ 倍 通信 距 离较 小 时 ， 能见
介绍了紫外光通信的基本原理及特点
第7卷 第22期 2007年11月167121819(2007)2225898204 科 学 技 术 与 工 程Science Technol ogy and Engineering Vol .7 No .22 Nov .2007Ζ 2007 Sci .Tech .Engng .直升机集群紫外光通信系统陈 晗(国防科技大学光电科学与工程学院,长沙410073)摘 要 介绍了紫外光通信的基本原理及特点,并针对目前无线电通信在战场中易被监听和截收的弱点,提出了一种基于紫外光的新型直升机集群通信系统设计方案。
通过分析,讨论了影响通信系统的主要因素,给出了若干可行性解决措施。
关键词 紫外光通信系统 直升机集群 紫外光辐射 日盲区中图法分类号 T N23;文献标志码 A2007年7月27日收到作者简介:陈 晗,男,(1986—),汉族,本科在读,研究方向:光电探测技术。
E 2mail:chenhan860815@ 。
紫外光技术被广泛应用于医疗卫生、火灾探测、商业防伪等诸多民用领域。
20世纪80年代以来,美国等军事强国开始研究紫外光波段在军事方面的应用,紫外光通信系统就是其中之一。
紫外光通信作为一种新型的通信手段,其最突出的优点是不易被探测和截获,非常适用于近距离抗干扰的通信环境,在军事领域具有很高的实用价值。
在直升机集群内部建立完善的军用紫外光通信系统,可大大提高军用直升机的通信安全和战斗力。
1 紫外光通信基本原理及特点1.1 基本原理由于阳光中的紫外辐射源在通过地球大气层时会受到臭氧层对200～300n m (日盲区)的紫外光的强烈的吸收作用,使得这一波段的紫外辐射在海平面附近几乎衰减为零。
紫外通信中以日盲区的光谱为载波,利用发射端将信息信号调制加载在紫外光并发射出去。
已调制的紫外光载波信号利用大气中粒子、气凝胶、灰尘等微粒对其散射作用到达接收端,经光电转换和解调处理被提取出信息信号。
1.2 紫外光通信的特点由于紫外在近地面存在“日盲区”光谱和紫外光在大气中的强烈散射作用,使紫外光通信具有很好的保密性,可进行非视距通信、抗干扰能力强、全天候工作、全方位性的特点。
紫外光散射通信系统技术的研究的开题报告
紫外光散射通信系统技术的研究的开题报告尊敬的评委、老师：大家好！我是XXX，XX大学的一名研究生，我的研究方向是通信技术。
今天我来和大家分享我选择的开题研究方向：紫外光散射通信系统技术的研究。
一、研究背景随着科技的飞速发展和社会的不断进步，人们对于通信技术的要求也越来越高。
传统的无线通信技术已经被广泛应用，但由于频谱资源有限，难以满足无线通信的不断增长需求。
目前，人类开始探索新型的无线通信技术，紫外光散射通信系统技术就是其中之一。
紫外光散射通信技术是利用紫外线的波长，通过大气中气溶胶颗粒的散射，进行长距离通信的技术。
相比于其他无线通信技术，紫外光散射通信技术具有频段稳定、反干扰能力强等优势，在远程通信方面有着很高的应用前景。
二、研究目的和意义本研究的主要目的是深入研究紫外光散射通信系统技术，包括其基本原理、通信信道特性、硬件系统实现等方面。
通过实验和仿真等手段，深入了解紫外光散射通信系统技术的可行性、可靠性、实用性等特性。
同时，本研究还将重点分析紫外光散射通信系统技术的应用前景，探讨该技术在未来无线通信领域的发展方向和应用潜力，以期为无线通信技术的发展做出一定的贡献。
三、研究内容和方法1.紫外光散射通信系统技术的基本原理和技术要点研究；2.紫外光散射通信信道特性的研究；3.设计和实验紫外光散射通信系统实验平台；4.仿真和实验研究紫外光散射通信系统的可行性和可靠性；5.深入研究紫外光散射通信系统应用前景，对未来的研究进行展望。
本研究采用实验、仿真、文献调研等方法，以获取数据和结论。
其中，实验和仿真是本研究的重点，将对紫外光散射通信系统的性能和可靠性进行全面的测试和验证。
四、预期研究成果1.全面深入地掌握紫外光散射通信系统的技术要点和基本原理；2.深度分析紫外光散射通信信道特性并提出相应的应对策略；3.设计和实现紫外光散射通信系统实验平台；4.通过实验和仿真验证紫外光散射通信系统的可行性和可靠性；5.对紫外光散射通信技术的应用前景进行深入探讨，展望未来该技术的发展方向和应用潜力。
紫外无线光通信技术研究及其应用探讨
ｌ ■
紫外 无线光通信技术 研究及其 应 用探 讨
李衍龙 刘 浩
（ 南昌陆军学院 江 西 南昌 ３ ０１ ３ ３ ０）
［ 要］ 摘 文章介绍 了紫外无 线光通信 的特 点 、工作 原理及方 式，分析 了紫外光在 大气信道 中传输 可能遇 到 的问题及建 立通信 系统所面对 的难 点，并对其在军事 中的应用进行 了探讨 。 ［ 关键词］ 紫外光 无线光通信 中图分类号：Ｔ ９ Ｎ２ 文献标识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０９ １ Ｘ （ ０ ８）９ （ －９ ０ ４ ２０ ａ）－ ０ ２ ０１ ０２－
１、 引 言
自由空间光通 信技术 （ Ｓ０）在近十年 来越来越 多 的吸引 了人 Ｆ 们的注 意【 Ｊ Ｓ０技 术不 占用 无线 电频率资源 ，抗 电磁干扰 能力 】 。Ｆ 强，保 密性好 ，安装便捷 ，使用 方便 ，在接入网和军事领域 已获得较 多的应用 。当前 的 自由空间光通信 系统的工作波长大都采用红外光波 段 （ 一般 ０ ８ ｍ １ ５ ｍ波长较 为常用 ） ．５ 和 ．５ ，这种通信系统要求空 间通信链路上没有任何障碍物 ，且 要求信 道具有相当的能见度 ，即使 在满足 了这样的前提下 ，系统建立通信之 前仍必须进行光学捕获、跟 踪 、对准 （ Ａ Ｐ） 即 Ｔ ，然后才 能实现 正常 的通信 。这使得系统在实际使
数 调 用 Ｒ ｇ ｔ ｒ ｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ （ ｒ ｇ ｉ ６ ｒ ｇ Ｉ ６ ｎ ｔ 函 ｅ ｉ ｅ Ｐ ｅ ｒ ｃ ｓ ｏ ｆ ａ ２ ｐ ，Ｆ ａ ２ ｐ Ｉ ｉ ） ｓ
数将 Ｉ ｖ Ｐ ６分片重组预 处理插件初始化 函数 Ｆ ａ ２ ｐ Ｉ ｔ （ ｒ ｇ Ｉ ６ ｎｉ ）注册 到系统的预处 理插件 列表 中。当 Ｓ ｒ ｎｏ ｔ的解析系 统对 系统配 置文件 ｓｏｔｃｎ ｎ ｒ ． ｏ ｆ进行解析 时，一旦发现 Ｆ ａ ２ ｐ ｒ ｇ ｉ ６这个关键 字，就表 示 要启用 Ｉ ｖ６分 片重组预处理 插件 ，然后 就会 调用 Ｆｒ ｇ Ｐ Ｉ ｔ Ｐ ａ ２Ｉ ６ ｎｉ （ ）函数来完 成分 片重 组 中一些 全局 变量 参数 的设 置 ，主 要包 括该 插件所能分配到的 内存大 小、每个 Ｉ ｖ Ｐ ６分 片包 在内存中所能驻 留的 最长时间 以及当前偏移 地址值等 等。Ｆ ａ ２Ｉ Ｉ ｔ （ ｒ ｇ Ｐ６ ｎｉ ）函数最后 调用 Ａ Ｆ Ｔ Ｐ Ｐ ｃ ｔ （ ａｇ Ｄｅ ｒａ ｄｄ ｕｎ ０ ｃ ｒｅ ｒｏ ＬｉＳ Ｆｒ ２ ｆ ｇ）函数将 Ｆ ａｇ Ｄｅ ｒａ （ ｒ ２ ｆ ｇ ）函数注 册到预处 理函数列表 中，Ｆ ａｇ Ｄ ｆ ａ ｒ ２ｅｒｇ （）函数 的功 能是具 体完 成分 片重 组动 作 。 目的节点 每接 收到 一个 新的Ｉｖ Ｐ ６分 片包 ，Ｆ ａ ２ ｅ ｒ ｇ （ ａ ｋ ｔ ｐ）函数 就会 从该分 ｒ ｇ Ｄ ｆ ａ Ｐ ｃ ｅ 片 包 中 解 析 出 如 下 参 数 ： 分 片 偏 移 量 ， 是 否 还 有 后 续 分 片 的 标 志 量 ，分 片净 载 荷的 长度 ，分 片净 载 荷的 起始 指 针 ，当 获得 这些 参 数后将新收到的分片包插入到二叉树前后 ，Ｓ ｏ ｔ系统会进行相应 的 ｎｒ 系 列检 查 ，来判 断 分片 重 复和 分 片 空洞 现象 。对 于 分 片重 复 的判 断 ：通过将 新收到的 Ｉ Ｐ分 片包与二叉树 中 已经存储 的分片包的分片 偏移量进 行 比较 ，如果两 者相 等就表 明发 生 了分 片重复 ，那么 保留 先 到 的 分 片 包 ， 丢 弃 后 到 的 分 片 包 。 对 于 分 片 空 洞 的 判 断 ： 将 每 个 分 片 包 插 入 二 叉 树 的对 应 节 点 之 后 ，在 函 数 Ｆｒａｇ２Ｄｅｆｒａｇ （ ａ ｋ ｔ ｐ）执行 流程 中 ， 如 果 （－ ｍ ＆ ｐ ＞ ｒ ｇ ０ ｆ ｅ ＝ Ｏ Ｐ ｃ ｅ ｐ ＞ ｆ ＆ － ｆａ ｆ ｓ ｔ＝ ） 值为真，则表示系统 收到了第一个分 片包 ，如果 （ Ｐ ｍ ＆ Ｐ ！ 一＞ ｆ ＆ 一＞ ｆｒａｇ ０ ｆ ｅ ＞ ）值为真 ，则表示收 到了最后一个分 片包 ，同时相 ｆ ｔ ０ Ｓ 应 的分片标 志纪录 位都会被置位，此时表 明第 一个 分片包和最 后一个 分片包 已经到达 ，然后 判断每一个分片包 的分片偏移量 是否等 于上一 个分片包的分片偏移量加上一个分片包 的分 片大 小，如果相等则表明 分片包是连续的，依此检 查二叉树 中所有属于同一个原始 Ｉｖ Ｐ ６数据包 的分片包，如果都是连 续的，则说明没有分片空洞 ，所有 的分 片包都 已到齐。以后一旦收到一个分片包就会调用 Ｆ ａ ２ ｅ ｒ ｇ ｒ ｇ Ｄ ｆ ａ 函数来判断该 包是不是一个有效的 Ｉ ｖ ６分片包，如果是有效的 Ｉ ｖ Ｐ Ｐ ６分片包 就由 Ｒ ｂ ｉ ｄｒ ｇＦ ａ Ｔ ａ ｋ ｒ ＊ ｔ ａ ｋ ｔ ｐ 函数来进行 Ｉｖ 分片重 ｅｕ Ｆ ａ （ｒ ｇ ｒ ｃ ｅ ｆ ，Ｐ ｃ ｅ ） ｉ Ｐ６ 组工作，如果不是，则处理流程会把控制权 直接交给下一个预处理插件。 在 Ｉｖ Ｐ ６网络中当 目的节点收到全部 的 Ｉ Ｐ分片包 以后， ，在重组过 程 中对几 种异常 情况 处理 如 下： 是收到数据包的第一个到达的分片之后 ６ 秒 内没有收到全部分 ０ 片 以完成重组， 则必须 终止本次重组 ，并抛弃所有 已经 收到的分片包 。 如果收到 了第一个分片包，那么需要给分片的源 节点发送 一个 ＩＭ Ｃ Ｐ报
基于空分复用的多信道机间紫外光通信定向 MAC协议
基于空分复用的多信道机间紫外光通信定向 MAC协议张曦文;赵尚弘;李勇军;邓博于;程振【摘要】为了弥补飞行编队任务分配情况和不同模式下紫外光定向通信存在“耳聋”问题的缺陷，采用一种基于空分复用的多信道机间紫外光通信定向信道接入协议，建立了机间紫外光通信网络模型。
通过在紫外节点安装多个不同方向的紫外收发装置来实现多信道信息交换，并仿真验证了多信道通信使“耳聋”问题得到明显缓解，提高了网络吞吐量，降低了网络时延，使得网络性能显著改善。
结果表明，多信道通信与单信道通信相比，网络吞吐量增加，平均时延减小，网络性能大幅度提高，并且采用三信道通信模式通信效果最佳。
%To make up for the deafness of ultraviolet directional communication , a multi-channel media access control protocol for airborne ultraviolet communication based on space division multiplexing was designed and an ultraviolet communication network model was established .Several UV transceivers with different directions were installed on an ultraviolet node to realize multi-channel information exchange .The performance of the new protocol was simulated and evaluated . The results show that compared with the single-channel communication protocol , the multi-channel communication protocol has the characteristics of low delay and high throughput so that the “deafness” problem can be significantly alleviated and the network performance is greatly improved .Three-channel communication mode is the best option.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】5页(P451-455)【关键词】光通信;紫外光通信网络;媒体接入控制协议;多信道;吞吐量;时延【作者】张曦文;赵尚弘;李勇军;邓博于;程振【作者单位】空军工程大学信息与导航学院，西安710077;空军工程大学信息与导航学院，西安710077;空军工程大学信息与导航学院，西安710077;空军工程大学信息与导航学院，西安710077;空军工程大学信息与导航学院，西安710077【正文语种】中文【中图分类】TN929.1随着各种探测手段的不断完善和探测能力的不断提高，未来信息传输的保密性需求越来越高，传统的无线通信技术已经无法满足信息安全的要求。
光通信系统的设计与优化
光通信系统的设计与优化一、光通信系统简介光通信系统是现代通信领域中广泛应用的一种高速通信技术。
它利用光信号传输数据，具有宽带、低传输损耗、高速等优势，可满足日益增长的通信需求。
本文将以光通信系统的设计与优化为主题，分为设计原则、系统组成和性能优化三个章节进行阐述。
二、光通信系统的设计原则1. 设计目标明确：在设计光通信系统之前，首先需要明确设计目标。
例如，是要实现更高的带宽、更远的传输距离还是更高的传输速率。
明确设计目标可以为后续的系统设计提供指导。
2. 波长选择合理：光通信系统中，波长是传输的基本单位，正确选择波长对系统性能至关重要。
波长选择应考虑光纤传输特性、光源的发射范围以及光电器件的检测能力等因素，以达到最佳传输效果。
3. 设备匹配性能：光通信系统中的各个设备应具备匹配性能，确保光信号的传输质量。
设备的互联性、兼容性和适用性都需要在设计中合理考虑，以保证系统的稳定性和可靠性。
三、光通信系统的组成光通信系统包括光源、传输介质、光纤连接器、光电器件以及接收器等组成部分。
1. 光源：光源是光通信系统中的核心部分，用于产生高质量的光信号。
光源的选择应基于波长范围、功率输出和调制速度等因素，以满足系统的特定要求。
2. 传输介质：传输介质主要是光纤，它将光信号进行传输。
在系统设计中，应根据传输距离和带宽需求选择合适的光纤类型，并进行光纤的布线和连接。
3. 光纤连接器：光纤连接器是光通信系统中连接各个光纤的关键部件。
连接器的质量直接影响信号传输的稳定性和可靠性。
因此，在设计过程中应选择高品质的连接器以确保连接的质量。
4. 光电器件：光电器件主要包括光电转换器和光放大器。
光电转换器用于将光信号转换为电信号，光放大器用于放大光信号以保证传输距离。
在设计中，要考虑光电器件的敏感度、放大系数和噪声指标等因素。
5. 接收器：接收器即光电转换器，用于将接收到的光信号转换为电信号。
接收器的选择应根据系统的传输速率和带宽需求，以及输出电信号的可扩展性等因素进行合理设计。
具备反侦察与抗截获特性的紫外光通信体制研究
ｌ 引 言
“ 网络 中心 战” 想 的 提 出在 全 球 范 围 内掀 起 思 了一场 重大 的军事 变革 ， 同时推动 着 未来 作 战模 式 由机械 化 向信息 化模式 的转 变 。在这 场 变革 中 ， 通
通信系统完全不同的载波信号 ， 能够避开传统电子 战系统的侦测和干扰。同时 ， 紫外光信号具有 良好
程。其中， 紫外光调制解调 、 信道编解码是技术体 制 中关键 环节 。
ｐ ｏ ａ ａｉｎａ ｒｎ ｅ ｏ，ｔ ｅｕｔａ ｉｌｔｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎｉ ｉｄｏ ｏ ｒ ｐ ｇ ｔ ｒａ ｇ ．Ｓ ｏ ｈ ｌｒｖｏｅ ｏ ｎｃｔｏ ｓａｋｎ ｆ ｍｍｕ ｉａｉｎｔｃ ｎ ｌｇ ｔ ｘ ｅｌｎ ｂｌ ｙｏ ｏ ｎ — ｃ ｎｃ ｔ ｅｈ ｏｏ ｙｗｉ ｅ ｃ ｌ ｔａ ｉ ｔ ｆ ｕ ｔ ｏ ｈ ｅ ｉ ｃ ｅ－ｅｏ ｎ ｉｓ ｎ ｅａ ｄａ ｔ ｉｔｒｅ ｔ ｎ ｒｒ ｃ ｎ ａｓ ａ ｃ ｎ ｎ ｉｎ ｅ ｃｐ ｉ ．Ｔｈ ｄ ｌｔｏ ｆｕｔａ ｉｌｔａ ｄｔ ｅＦ ｓｔ ｅｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ｆｕｔａ ｉｌｔｃ ｒ— — ｏ ｅｍｏ ｕａｉｎ ｏ ｌ ｖｏｅ ｎ ｈ ＥＣ ｉ ｈ ｅ ｅｈ ｏｏ ｙＯ ｌｒｖｏｅ ｏ ｒ ｎ
半 径 大 约 为 １ 一 ｍ 量级 。由 于其 半 径 远 小 于 紫 ０ 外光波 长 ， 因而 须采用 瑞利 散射 模 型描 述相 关散 射
２ 紫 外 光 大气 传 播 特 性 分 析
日 盲紫外光具 体是指波长在 ２０ ７ｎ 范 ５ ～２ ５ｍ
围 内的紫 外光 。根 据有 关研 究 ， 大气 层 几乎 可 以完 全 吸收 由太 阳发 出 的处 于该 波段 范 围 内 的 紫外 光 辐射 ， 自然 界 中 也基 本 不 存 在此 类 天 然 辐 射 源 。 且 因而 ， 长 处 在 该 范 围 的紫 外 光 被 称 为 日盲 紫 外 波
紫外光通信系统简介
核心部件：
光源：决定紫外光 通信系统速率最关 键的因素。
紫外光电探测器： 通常采用光电倍增 管、光电二极管和 雪崩光电二极管。
紫外光通信系统
紫外光通信系统有两种通信方式：视距通信 和非视距通信
视距通信方式：传统自由空间光通信方式，紫外光通信也可以 以此方式进行通信，而遵循 “信号度按指数规律衰减，与距 离的平方成反比”的规律。
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非视距通信方式：紫外光特有，由于散射作用，紫外光在传输 过程中产生的电磁场使大气中的粒子所带的电荷产生振荡，振 荡的电荷产生一个或多个电偶极子，辐射出次级球面波。由于 电荷的振荡与原始波同步，所以次级波与原始波具有相同的电 磁振荡频率，并与原始波有固定的相位关系，次级球面波的波 面分布和振动情况决定散射光的散射方向。因此，散射在大气 中紫外光信号与光源保持了相同的信息从而实现信息传输。
2.特种作战中的复杂地形通讯静默时的非定位通信 在现代大国间的高科技精英化小部队作战中，作战双方都具备通信干扰 和截取设备。而在形如城市这样复杂地形中作战时，无法确定友方位置 但又急需通信时，就可以利用紫外光通信的非视距通信特点，直接向友 方大致方位发出紫外光通信信号，通过控制发出端功率即可严格控制信 号传输范围，由此进行无法被干扰和截获的实时通讯。
目录
CONTENT
01 紫外光通信原理 02 紫外光通信系统 03 紫外光通信的特点 04 军事中的应用
紫外光通信原理
紫外光通信基于以下两个相互关联的物理现象：
一是高空大气层中的臭氧对波长在200nm到280nm之间的紫外光有强烈吸收作用，到达地面的该区紫外 光辐射几乎为零，因此该区又被叫做日盲区；另一现象是地球表面的日盲区紫外光受大气强烈散射作用 可使它的能量传输方向发生改变，而大气的吸收作用带来的衰减使紫外光的传输限定在一定的距离内。 因此紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术。
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紫外光通信特点和信道模型的介绍及紫外光通信系统的设计与实现紫外光波长10~400nm,是光谱中波长最短部分，主要由太阳辐射出来，又称紫外线，紫外光传输性能与传输范围内大气的品质密切相关，如大气中的O3浓度、散射粒子的浓度、大小、均匀性、几何尺寸等。
研究大气中分子和粒子的散射时主要考虑Rayleigh 散射和Mie散射。
与此同时，紫外光的传播方式以散射为主，虽然传输过程中衰减严重，但可绕过一定障碍物，这两点决定了紫外光通信系统可以实现全天候的非视距通信（Non Line Of Sight,NLOS）。
随着国内日盲段紫外LED生产线的投产，紫外光通信的实现将更具可行性。
1 研究背景
紫外光作为通信手段被提出最早在上个世纪初，当时美国军方提出用于海军海上通信。
国内近两年在此领域研究的也有一些，其中国防科技大学在2007年研究了一款直升机紫外光通信系统，在这项研究中是国内首次使用日盲段LED点阵作为光源，并在样机上实现通信；重庆大学光电研究试验室在2006年也完成了基于紫外光的语音系统设计与实施，该系统在反映灵敏度及抗干扰方面都有着不错的表现。
与此同时，在业界领先的美国加州大学Center for UbiquitousCommunication by Light实验室，在2007年实现了在使用光功率为0.5mW的10个24单元阵列LED为紫外光光源，00K调制方式下紫外光通信的数据传输速率达到了如表1所示，包括视距通信（Line Of Sight,LOS）和非视距通信两种方式。
表1 不同距离，误码率下紫外光视距和非视距通信的数据传输速率
2 大气散射信道
由于紫外光是在大气中进行无线传输，大气信道的质量直接关系到通信质量，传输距离等重要通信指标。
当散射粒子的直径远小于波长时就发生Rayleigh散射，大气分子对紫外光的散射就用Rayleigh散射理论来处理，但是只有在晴朗天气（能见度Rv≥20 km）中Rayleigh散射才是主要的。
Rayleigh散射是指散射粒子线度比波长小得多的粒子对光波的散射。
其主要特点有：1）散射光强与入射波长的4次方成反比；2）散射光强随观察方向。