为了进一步研究非视线链路情况下的可见光通信系统, 建立了非视线链路通信空间模型, 在此基础上设计基于非视线链路的可见光通信系统收发端并完成通信。实验结果表明: 在保证可见光通信过程中接收端只接收到非视线链路传输的信号时, 通信系统仍然能正常完成通信, 采用非视线通信可以解决因视线链路被遮挡而无法进行通信的问题。

为了实现非视线激光大气散射通信, 根据米氏散射理论, 建立了非视线通信链路模型, 研究了1.06μm激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系, 并搭建了试验原理系统, 进行了1km距离的散射通信试验, 获得了激光散射信号。结果表明, 在一定的天气条件下, 采用波长为1.06μm的红外激光进行信号传输, 有望实现远距离的大气散射通信。

由于大气衰减的影响，非视线散射大气光通信需要使用光学天线以提高对光信号的采集能力，进而增加通信距离。针对非视线大气光通信的需求，利用ZEMAX软件对半球透镜、复合抛物面聚光器(CPC)和卡塞格伦望远镜等光学天线进行了性能分析。分析表明：半球透镜和CPC视场较大，增益值高。利用蒙特卡罗法模拟计算了一定条件下，非视线散射光通信在有无半球透镜或CPC作光学天线时到达探测元件的能量随通信距离的变化。结果表明：CPC聚光能力更强，适合作为非视线散射光通信的光学天线。

介绍了非视线紫外光传输模型,利用Monte-Carlo方法对非视线紫外光传输过程进行模拟,分别讨论了能见度、降雨量、风速、光源发射功率、探测器灵敏度对传输距离的影响.结果显示能见度、降雨量对传输距离影响较大,风速几乎毫无影响;随着探测器灵敏度的提高,传输距离增大很快;而当光源功率增大到一定程度后,传输距离的增大不明显.对非视线紫外光传输系统的设计提供了依据.

基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法建立了非视线光传输多次散射模型,引人大气光传输系统脉冲响应峰值大小,定量计算了单次散射近似研究非视线光传输时的误差大小.结果表明:大气吸收系数ka对误差影响较小,误差随大气散射系数ks和非视线传输光程S的增大而增大;当P值(ks×S)＞3时,由于多次散射作用明显,误差＞80%;当P＜3时,误差随P值减小而减小,P＜0.3时,误差＜10%,此时单次散射近似可用来研究散射大气中非视线光传输问题.

基于蒙特卡罗方法建立了紫外光非视线传输多次散射模型,利用单次散射近似法和实验方法验证了模型的有效性,并利用该模型完成了非视线紫外光通信大气传输特性的模拟.模拟时光波长取紫外光通信的最佳工作波段(250 nm附近),分析了不同传输距离下能见度、风、雨、雾等参量对系统能量透射比的影响.结果指出,系统能量透射比随传输距离增大而剧烈减小,在天气较差传输条件下能量衰减得更快;风力大小的变化对通信系统影响不大.较近距离通信传输时(一两百米),通信系统受天气条件的影响较小.

在研究紫外光学非视线通信技术中,需要深入了解由于紫外大气散射效应所带来的各种信号畸变.传统的单次散射近似方法在进行较远距离、复杂天气条件下非视线光传输模拟时误差很大,采用基于Monte Carlo(MC)方法改进算法进行非视线紫外光信号传输的数值模拟,通过随机抽样的方法模拟光子在大气系统中的随机游动,在光子被大气中的粒子散射时计算其进入探测器的概率,模拟大气系统的脉冲响应函数.模拟结果表明:采用光子散射探测概率方法改进后的MC模型在模拟非视线光信号传输时计算效率显著提高;大气系统对非视线传输时的紫外光脉冲具有很强的展宽效应;随着光信号传输距离的增大,信号强度呈近似指数衰减的趋势.

利用大气对光的散射作用可以实现非视线通信。在单次散射假定下，研究了非视线光散射通信系统的大气传输模型。利用该模型分析了光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数与接收散射光能量之间的关系; 重点讨论了大气分子散射和气溶胶散射各自对接收散射光能量的贡献。结果表明当系统的收发仰角较大时，接收光能量主要来自大气分子散射; 反之，气溶胶散射则成为接收光能量的主要部分。对于工作在日盲紫外光谱区的非视线通信系统，增加接收视场可以有效地增大系统的信噪比。发现在两种典型的收发仰角情况下，接收散射光能量随光源发散角的变化趋势是相反的，这说明光源发散角要根据实际的应用场合设计确定。

Multipath-induced pulse broadening in a non-line-of-sight (NLOS) optical scattering channel is investigated. Expressions for impulse response and digital signal-to-noise ratio (DSNR) penalty induced by intersymbol interference (ISI) of a NLOS ultraviolet (UV) scattering communication are introduced based on a single-scattering model, and simulated results for some typical atmospheric condition and configuration of geometry are given in the paper. It is shown that the multipath dispersion is one of the most important factors limiting the system performances, and return-to-zero (RZ) format is more suitable for the optical scattering communications than non-return-to-zero (NRZ) format. The method proposed here can be used to predict available bandwidth and data rate of the communication system operating in a NLOS optical scattering channel.