[发明专利]一种单光子通信信号提取装置及方法

说明书

本发明提供的一种单光子通信信号提取装置及方法，包括单光子探测器、信号展宽模块、信号解调模块和信号去尾模块，单光子探测器探测到通信光子后输出单光子脉冲信号，单光子脉冲信号经信号展宽模块展宽后输入信号解调模块，信号解调模块根据判断相邻单光子脉冲信号间隔来提取通信信号，信号去尾模块去除在信号解调模块中产生的延迟时间长度，恢复原始比特信息。本发明无需通信发送端和接收端建立时序同步连接，设计结构简单，功耗低，实现信号解调提取只需比较相邻单光子脉冲之间的间距与装置的设定阈值的大小，通信传输距离远，适用于远距离弱链路的深空通信和深海通信。

技术领域

本发明属于无线光通信技术领域，特别涉及无线光通信中单光子通信信号的提取装置及方法

背景技术

深空通信、水下通信等对超远距离的无线光通信提出了重大需求。光信号的高灵敏调制和解调是实现远距离可见光通信的一个重要途径。目前无线光通信的调制解调主要有两种方式，一种是直接强度调制/直接探测，主要有开关键控(OOK)，脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲调制(DPPM)、数字脉冲间隔调制(DIPM)等几种，直接强度调制/直接检测具有结构简单，容易实现等优点，但也存在灵敏度低的缺点。另一种相干调制/相干检测，如波长偏移键控(WSK)和二进制相移键控(BPSK)，虽然相干调制/解调具有接收灵敏度高的优点，但由于增加了本振光，且本振光和光信号在空间相干性上要求比较严格，系统结构复杂，功耗大。光子计数探测是一项具有单光子限灵敏度的光强探测技术，当通信光子入射到单光子探测器后，探测器输出单光子脉冲信号，每个单光子脉冲信号代表一个光子，近年来单光子探测器被研究用于检测无线光通信接收端的光信号，以实现超远距离的无线光通信。

专利(申请号：201210079988.6)提出一种空间光通信中光信号的调制和解调装置和方法，该专利中单光子通信信号的提取方法为先进行位同步信号提取，然后在提取出位同步信号的基础上对位同步信号内的光子进行计数，如果计数值大于设定阈值则为高电平，计数值小于设定阈值则为低电平。不难看出上述专利存在以下几点问题：1)该发明所述的解调过程中必须精确提取位同步信号，需要较长的时间；2)为实现单光子通信信号下的位同步，需要设计复杂电路，采用大量的计数器和位选通控制器；3)阈值的随噪声和暗计数变化而变化，难以实现自动设置。

发明内容

本发明的目的在于针对当前无线光通信中单光子通信信号解调存在位同步信号建立时间长、信号提取电路结构复杂的技术问题，提出一种单光子通信信号提取装置及方法。