将无线紫外光多输入多输出(MIMO)通信与线性注水算法相结合,首先建立基于线性注水算法的无线紫外光非直视MIMO通信模型,并推导出其信道容量模型,然后在信号发射端采用等功率分配和线性注水算法两种方法进行功率分配,研究在无线紫外光非直视MIMO通信系统中采用这两种方法对通信系统中信道容量的影响,并进行仿真分析验证。仿真结果表明,在信噪比相同的情况下:当收发天线不对称时,采用线性注水算法进行功率分配相比于等功率分配算法,无线紫外光非直视MIMO通信信道容量得到显著提升;当收发天线对称,在信噪比较小时,利用注水算法可以明显提高信道容量,而在信噪比提高达到一定值后,采用注水算法进行功率分配的信道容量逼近等功率分配的信道容量。

基于粗糙面双向反射分布函数( BRDF)模型, 考虑海面的影响, 设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程, 讨论分析了海面上舰船目标对海天背景紫外辐射的散射特性。运用大气传输软件 MODTRAN, 计算了 0.3～0.4 .m波段太阳、天空背景的紫外辐射特性；根据粗糙面散射理论, 分别对海面和目标表面进行 BRDF建模, 并讨论了面元的光散射特性；设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程, 并利用此流程计算分析了某舰船模型的紫外光散射亮度。结果显示探测时间、探测方位、舰船表面蒙皮材料、舰船形状、海面散射等因素, 都对舰船目标的紫外光散射特性产生影响, 为完善舰船目标紫外辐射特性数据库提供有效依据。

在紫外光散射通信系统中,脉冲展宽和噪声会对信号产生严重影响。为降低系统误码率、提高通信距离,加入了低密度奇偶校验码(LDPC)进行码元纠错。对比了开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)副载波强度调制的性能,仿真分析了BPSK副载波强度调制下不同编码效率、不同译码方式的LDPC码对非直视(NLOS)紫外光通信系统误码率的影响。结果表明:BPSK副载波强度调制的性能优于OOK调制,编码效率越小的LDPC码的纠错能力越强,置信传播算法和对数似然比置信传播算法译码性能几乎一致,均优于最小和算法。在小角度、短距离时,非直视紫外光通信系统误码率更小,当误码率为6.5×10 ^-6时,LDPC(672,168)码与未编码序列相比,通信距离提高约一倍。

大气分子和气溶胶颗粒对紫外光具有强烈的散射作用，以紫外光作为信息载体可实现非直视通信。研究紫外光通信中的脉冲展宽效应对于减小码间干扰、提高系统传输速率具有重要意义。基于蒙特卡罗方法建立了非直视紫外光在非共面通信系统中的多次散射传播模型，利用此模型模拟了发射端出射的紫外光经多次散射到达接收端的全过程。结果表明，非直视紫外光在非共面通信系统中的脉冲响应的半峰全宽随着发射端和接收端仰角、接收端偏转角的增大而增大；多次散射对脉冲展宽的贡献随着发射端和接收端仰角增大而增大；采用开关键控调制方式，系统可传输的最大码速率随发射端和接收端仰角的增大而减小。

无线紫外光非直视通信中，大气散射和收发角度是影响紫外光通信系统性能的重要因素。在无线紫外光非直视通信单次散射模型的基础上，提出了一种适合于紫外光非直视通信的信噪比和信道容量估算方法，并将该方法与量子极限法进行对比计算，验证了无线紫外光通信信道容量估算法的正确性。利用计算机仿真了收发端角度对紫外光通信中路径损耗、信道容量的影响，并分析了不同背景噪声环境下的信道容量。仿真结果表明，发送、接收仰角及接收视场角对紫外光通信中的路径损耗、信道容量影响较大，而发散角对其影响不大，且信道容量随背景噪声的增大而减小。

无线紫外光局域通信是在短距离内实现全方位信息安全传输的有效途径之一,其中数据传输速率是该类通信系统的重要技术指标。从常用的紫外收发通信系统结构出发,研究无线紫外光局域通信数据传输速率的影响因素。研究结果表明:大气信道和紫外光源的选择对系统数据传输速率影响较大;由于大气散射信道的多径时延,系统的最大调制速率受到限制,当通信距离较短或天气环境较好时,系统的最大调制速率较高;紫外光源中,低压汞灯最大调制速率20 kHz,紫外LED最大调制速率为几兆赫兹左右。相关研究成果为高速紫外光局域网络的设计与应用提供了参考。