[发明专利]一种非直视紫外光通信单次散射过程路径损耗计算方法

说明书

本发明公开了一种非直视紫外光通信单次散射过程路径损耗计算方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：设定发射端和接收端的参数，定义区域V′，公共散射体求出V′的范围；步骤2：将区域V′分为若干个微元V，在球坐标系中，得到微元的坐标；步骤3：遍历区域V′分割成的若干个微元V，判断微元V是否在公共散射体V内，如果在公共散射体V内计算被微元V散射后被Rx接收到的能量，将被微元V散射后被Rx接收到的能量相加，计算得到Rx接收到的总能量，求出路径损耗。本发明一种非直视紫外光通信单次散射过程路径损耗计算方法，仿真时间短，能够很容易的计算出通信系统的路径损耗，与MC方法的仿真结果拟合度高。

技术领域

本发明属于紫外光通信技术领域，具体涉及一种非直视紫外光通信单次散射过程路径损耗计算方法。

背景技术

紫外光通信就是把紫外光作为信息传输的载体，将需要传输的信息加载到紫外光上，以实现信息的发送和接收。在无线激光通信中，采用的是直视的通信方式，即发射端与接收端必须对准。非直视通信是指发射端发射出的紫外光子在大气中传输时，由于紫外光波长很短，被大气粒子散射而能够绕过障碍物到达接收端的过程。只要发射端发散角能够与接收端接收视场角在空中形成公共散射体，那么非直视(non-line-of-sight，NLOS)通信就变得可能。当直视通信无法实现时，NLOS通信则能保证发射端和接收端之间通信的畅通。

关于NLOS紫外光大气传输的理论模型现在采用的主要方法有单次散射近似法和蒙特卡罗(Monte Carlo，MC)方法。经典的单次散射模型通过三重积分求通信系统的路径损耗(path loss，PL)，但是，在仿真过程中复杂的三重积分很难实现。如果用简化公式来代替三重积分，要求公共散射体是闭合的，发散角和接收视场角比较小。MC方法是一种以概率统计理论为基础的计算方法，可以通过MC方法来对单次散射传输过程进行仿真，但是存在计算量大，耗时久的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非直视紫外光通信单次散射过程路径损耗计算方法，解决了现有的经典单次散射模型仿真困难和MC算法仿真时间过长的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种非直视紫外光通信单次散射过程路径损耗计算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：设定发射端和接收端的参数，定义区域V′，公共散射体求出V′的范围；

步骤2：将区域V′分为若干个微元V，在球坐标系中，得到微元的坐标；

步骤3：遍历区域V′分割成的若干个微元V，判断微元V是否在公共散射体V内，如果在公共散射体V内计算被微元V散射后被Rx接收到的能量，将被微元V散射后被Rx接收到的能量相加，计算得到Rx接收到的总能量，求出路径损耗。

本发明的特点还在于，

步骤1具体为：

在紫外光NLOS通信中，C_T和C_R分别表示发射端Tx的发散角圆锥和接收端Rx的视场角FOV圆锥，点T为C_T的顶点，点R为C_R的顶点，点H为C_T的任意横切面的圆心，点L为C_R的任意横切面的圆心，即TH为C_T的中心轴线，RL为C_R的中心轴线，发射端发散半角为发射仰角为TH和其在XOY平面投影的夹角θ_t，坐标原点O与点T重合，接收端视场半角为接收仰角为RL和其在XOY平面投影的夹角θ_r，TH在XOY平面的投影与X轴的夹角α_t是C_T的偏轴角，RL在XOY平面的投影与X轴的夹角α_r是C_R的偏轴角，d是点T到点R的直线距离，(θ_t,α_t)和(θ_r,α_r)确定了C_T和C_R的方向；