《移動場景下的高速散射紫外光通信無線傳輸理論與系統》是依託北京郵電大學，由左勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：移動場景下的高速散射紫外光通信無線傳輸理論與系統
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：左勇
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
紫外光通信（UVC）採用日盲區紫外波段的光波，通過大氣的散射作用進行非視距（NLOS）傳輸，其收發機無須對準、地形適應性好、保密性強、抗干擾、組網靈活，被稱為“光電台”，具有廣闊的套用前景。. 目前的UVC系統通信速率低、可靠性差，並且收發機位置固定。本項目擬圍繞移動場景下空變時變UV散射信道傳輸的可靠性和高速可靠的UVC系統設計這兩個關鍵問題展開研究。為此，本項目將建立空變時變多輸入多輸出（MIMO）多散射信道傳輸模型，分析收發機參數和移動性對信道特性和容量的影響，然後提出適於移動平台的 MIMO UVC系統架構，其中首次創新性地提出適合移動套用的變焦距、大視場、散射型UV光學天線結構及設計方法，首次提出適合UV強度調製的並行級聯低密度奇偶校驗碼（LDPC）及其與MIMO聯合疊代的解碼方案，並引入自適應混合空時編碼方案，從而最終實現通信速率從百kbps到Mbps的數量級跨越。
結題摘要
紫外光通信（UVC）採用日盲區紫外波段的光波，通過大氣的散射作用進行非視距（NLOS）傳輸。UVC地形適應性好、保密性強、抗干擾、組網靈活,因而具有廣闊的套用前景。但目前UVC系統存在通信速率低、可靠性差，收發機固定等問題，限制了UVC的靈活有效套用。本課題主要研究了適用於移動的湍流多輸入多輸出（MIMO）UVC框架、並行級聯的低密度奇偶校驗碼（LDPC）編碼、寬視場高增益變焦光學天線、高速可靠的UVC系統等方面。所得重要結果和關鍵數據具體為：（1）考慮信道空間相關性，創新性地提出了非共面的MIMO UVC方案。結合節點移動性，首次提出了一種Mesh網路的移動自組網框架，並設計了一種適用UV MIMO的改進的SD檢測算法。顯著地降低了信號檢測複雜度，誤碼率（BER）小於1E-3。為用戶在信號覆蓋範圍內的高速移動通信提供了理論依據。（2）首次設計實現了適於移動接收的變焦距大視場高增益UV光學天線。實驗測試的變焦光學天線關鍵指標如下：焦距分別為16.5mm，33mm，41mm，對應視場角分別為72°、54°、38°;光學增益最高可達20.7；光學效率達92%以上，變倍比最高可達3.2。（3）首次提出了適用於UVC的並行級聯LDPC與MIMO聯合疊代的解碼方案。根據紫外信道特性，針對性地設計了的新型啟發式LDPC編碼算法，解決了高速NLOS散射 UVC容易產生碼間干擾（ISI）的問題。並與傳統LDPC性能對比進行了最佳化，兆比特速率情況下得到256碼長的最佳方案，最高編碼增益可達20db。（4）搭建了遠距離室外UVC通信硬體系統平台，最高傳輸速率2Mbps時，通信距離可達300m，未編碼BER為1.23E-2，LDPC編碼後的BER為6.32E-5。該高速通信UVC系統具有功率低、信噪比高、抗干擾、高保密、環境適應力強等優點。主要可用於海上船舶、地面車輛以及空中機隊等軍事領域，對國防建設起到推動作用。課題組完成了2M、200m、1E-4的指標要求，實現了遠距離高速可靠UVC系統。此外，共發表研究成果27項，其中SCI論文9篇（二區7篇，三區1篇，四區1篇），北大中文核心期刊1篇，EI論文6篇，專利11項。共培養博士3人，碩士7人。超額完成課題任務要求。
