[發明專利]一種基于光子計數的弱光通信接收機及通信方法

在審

• 申請號: 201711472524.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107888295A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 劉濤;張洪明;丁浩
• 申請（專利權）人: 江蘇世杰光電有限公司
• 主分類號: H04B10/69
• 分類號: H04B10/69;H04B10/67;H04B10/116
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 陳棟智

1.一種基于光子計數的弱光通信接收機，其特征在于，包括光電倍增管，所述光電倍增管的接收光路上由近及遠依次設置有濾光片、匯聚透鏡，所述光電倍增管經跨阻放大器與光子計數器電連接；

所述匯聚透鏡用以收集信號光；

所述濾光片用以濾除帶外背景光噪聲；

所述光電倍增管用以接收光信號，實現光信號中單個光子脈沖信號的檢測，輸出電流脈沖信號；

所述跨阻放大器用以放大其電流脈沖信號，并將轉化為電壓信號；

所述光子計數器用以對電壓信號在比特時間內計數，判決發送的比特信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于光子計數的弱光通信接收機，其特征在于，所述光電倍增管輸出的電流脈沖信號幅度不超過100uA。

3.一種基于光子計數的弱光通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）使用匯聚透鏡收集接收信號光；

步驟2）使用濾光片濾除帶外背景光噪聲；

步驟3）使用光電倍增管將光信號轉換為電流脈沖信號；

步驟4）使用跨阻放大器放大電流脈沖信號并將其轉化為電壓信號；

步驟5）使用光子計數器對電壓信號進行計數，判決發送的比特信號。

4.根據權利要求3所述的一種基于光子計數的弱光通信方法，其特征在于，步驟5）的具體方法為：

步驟a）按照設定的掃描步長對掃描窗口內的采樣數據進行掃描，每個掃描步長即為一個采樣點，當掃描窗口中出現采樣點大于判決門限時，則判定存在一個光子脈沖；

步驟b）計算比特時間內的光子脈沖數量，累積求和；

步驟c）將單個比特時間內的光子脈沖數量與最佳判決數進行比較，若大于最佳判決數則發射“1”比特信號，若小于最佳判決數則發射為“0”比特信號。

5.根據權利要求4所述的一種基于光子計數的弱光通信方法，其特征在于，步驟a）的具體方法為：設置門限值為光子脈沖平均幅度的1/3~1/5，識別采樣點中光子脈沖的幅度是否大于門限值，若大于則判定存在一個光子脈沖，連續的確定存在光子脈沖的采樣點中的極大值點對應的位置即為光子的位置，記為一個光子脈沖。

6. 根據權利要求4所述的一種基于光子計數的弱光通信方法，其特征在于，步驟c）中最佳判決數的確定方法為：假設在發射“1”比特信號時的平均計數為K₁，發射“0”比特信號的平均計數為K₀，這兩個平均計數K₀和K₁可以通過訓練序列獲得，則設定最佳的判決數為：。