无线光通信是一种新型的通信技术，同时具有光纤通信和移动通信的优势。光的直线传播使无线光通信的应用范围受到了一定的限制，而“日盲”紫外光可以利用大气散射实现非直视通信，有效地克服其他无线光通信的不足，因此具有较强的应用价值。本书详细阐述“日盲”紫外光通信的散射链路特性，分析无线紫外光路径损耗模型，对紫外光通信中的分集接收技术进行讨论，采用蒙特卡罗方法仿真紫外光通信的基本原理，提出紫外光通信系统设计方案，研究直升机助降中无线紫外光引导方法和装甲编队中无线紫外光隐秘通信技术。
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前言
第1章 无线紫外光通信理论基础 1
1.1 无线紫外光通信 1
1.2 无线紫外光通信的研究现状 3
1.2.1 国外研究现状 3
1.2.2 国内研究现状 4
1.3 无线紫外光通信原理 5
1.3.1 无线紫外光散射通信 5
1.3.2 无线紫外光通信方式 8
1.3.3 无线紫外光通信技术 10
1.4 无线紫外光组网通信的关键技术 13
1.4.1 无线Mesh网络结构 13
1.4.2 无线紫外光通信链路性能与信道带宽 14
1.4.3 无线紫外光通信节点模型 15
1.4.4 无线紫外光分集接收技术 16
参考文献 18
第2章 无线紫外光大气散射信道特性分析 21
2.1 无线“日盲”紫外光 21
2.2 大气的特点 22
2.3 大气信道中影响无线紫外光通信的主要因素 22
2.3.1 大气吸收 23
2.3.2 大气散射 24
2.4 基于LOWTRAN的大气无线紫外光传输特性仿真与分析 27
2.5 无线紫外光单次散射覆盖范围模型 33
2.5.1 NLOS方式的覆盖范围 33
2.5.2 LOS方式的覆盖范围 39
参考文献 39
第3章 无线紫外光通信散射信道模型 41
3.1 共面单次散射传输模型 41
3.2 非共面单次散射传输模型 45
3.2.1 基于椭球坐标系的非共面单次散射信道模型 45
3.2.2 基于球面坐标系的非共面单次散射信道模型 50
3.3 基于蒙特卡罗方法非共面多次散射信道模型 53
3.3.1 蒙特卡罗光子轨迹直接模拟法 54
3.3.2 蒙特卡罗光子轨迹指向概率法 56
3.3.3 蒙特卡罗方法下脉冲响应的仿真 60
3.4 基于蒙特卡罗方法脉冲展宽效应研究 60
3.4.1 多次散射对脉冲展宽的影响 61
3.4.2 收发仰角对脉冲展宽的影响 64
3.5 采用蒙特卡罗方法研究非直视无线紫外光通信的覆盖范围 78
3.5.1 无线紫外光散射覆盖范围蒙特卡罗方法模拟 78
3.5.2 基于蒙特卡罗的无线紫外光非直视散射覆盖范围分析 79
参考文献 86
第4章 不同大气环境下无线紫外光信道特性分析 88
4.1 晴朗天气下无线紫外光通信系统性能分析 88
4.1.1 路径损耗分析 88
4.1.2 脉冲响应分析 90
4.1.3 系统3dB 带宽 93
4.1.4 信道容量仿真预测 95
4.1.5 无线紫外光通信可行性实验分析 97
4.2 大气湍流对无线紫外光通信性能的影响 98
4.2.1 大气湍流理论介绍 99
4.2.2 高斯光束模型与性能分析 104
4.2.3 短距离无线紫外光通信在弱湍流下的性能分析 107
参考文献 110
第5章 无线紫外光网络通信链路性能分析 112
5.1 无线紫外光非直视通信链路间干扰 112
5.1.1 无线紫外光路径损耗模型 112
5.1.2 无线紫外光通信的误码率 115
5.1.3 无线紫外光通信的信噪比 118
5.1.4 无线紫外光非直视通信链路间干扰模型 118
5.2 角度感知的无线紫外光通信模型 121
5.2.1 研究背景 121
5.2.2 角度感知的无线紫外光通信节点模型 122
5.2.3 角度感知的无线紫外光通信性能分析 127
参考文献 132
第6章 无线紫外光网络接入协议 134
6.1 无线紫外光非直视通信定向MAC协议 134
6.1.1 网络假设与模型 134
6.1.2 UV-NLOS-DMAC协议描述 136
6.1.3 UV-NLOS-DMAC协议仿真结果与分析 138
6.2 无线紫外光多信道接入协议 142
6.2.1 研究背景 142
6.2.2 多信道的MAC协议及问题 143
6.2.3 无线紫外光非直视多信道多接口通信模型 144
6.2.4 无线紫外光非直视多信道多接口通信仿真与分析 147
参考文献 160
第7章 无线紫外光通信系统设计与实现 161
7.1 发送端的设计与实现 161
7.1.1 光源的选择 161
7.1.2 调制驱动电路设计 164
7.2 接收端的设计与实现 164
7.2.1 滤光片的选择 165
7.2.2 光电探测器的选取 166
7.2.3 接收端的电路设计 167
7.3 PPM调制系统的FPGA设计 167
7.4 无线紫外光通信实验结果与性能分析 169
7.4.1 无线紫外光语音通信实验与结果分析 169
7.4.2 无线紫外光数据通信实验与结果分析 171
7.4.3 无线紫外光PPM调制系统实验与结果分析 177
7.5 无线紫外光大气传输性能实验 181
7.5.1 无线紫外光大气传输性能实验硬件平台 182
7.5.2 实验条件及方法验证 182
7.5.3 收发端共面情形下的实验结果及分析 184
7.5.4 非共面路径损耗实验结果及分析 186
参考文献 192
第8章 直升机助降中无线紫外光引导方法 193
8.1 无线“日盲”紫外光直升机引导方法 193
8.1.1 计算参数的获取 194
8.1.2 在直升机降落中风对无线紫外光通信性能的影响 195
8.1.3 无线“日盲”紫外光直升机降落调整方法 196
8.2 直升机起降中无线紫外光ULC-LT码引导方法研究 199
8.2.1 无线紫外光辅助起降 199
8.2.2 ULC-LT码 202
8.2.3 直升机辅助起降无线紫外光通信传输策略 205
8.2.4 仿真结果分析 207
8.3 分步式UEP-LT码研究 212
8.3.1 非均等数据保护的LT码 212
8.3.2 SUEP-LT码编码方法及步骤 216
8.3.3 仿真结果分析 219
参考文献 225
第9章 装甲编队中无线紫外光隐秘组网通信技术 227
9.1 无线紫外光组网通信节点的设计 227
9.2 无线紫外光节点定位通信实施方案 228
9.3 组网节点间无线紫外光收发装置的捕获、对准和跟踪 231
9.3.1 捕获、对准和跟踪的定义 231
9.3.2 实现主从节点捕获、对准和跟踪的方法 231
9.3.3 捕获性能仿真分析 235
9.4 无线紫外光移动自组网链路间的干扰 236
9.4.1 多条链路间干扰模型 236
9.4.2 仿真分析 238
9.5 无线紫外光移动自组网节点间的定位方法 246
参考文献 248
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