[发明专利]一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法

权利要求书

1.一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：利用N个光子探测器对经过信道传输后的信号进行探测，将测量得到的各路信号中每个光子到达时间转换成对应的时隙信息数据；

S2：相关及合并各支路信号；

S3：根据相关得到的时隙位置偏移值将各路信号的计数值对齐并进行定时误差估计；

S4：根据估计的初始相偏和频偏对合成信号进行PPM时隙数据恢复；

S5：对于已经实现同步的合成信号按一个时隙作为一组分别求和，并将其转换成似然比的形式，然后将似然比送给译码器进行译码，最后输出译码后的数据。

2.根据权利要求1所述的一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法，其特征在于：所述各路信号中每个光子到达时间测量方法为：每个光子经过光子探测器后产生一个脉冲信号，每路信号分别用一个计数器进行计数，通过检测各个脉冲上升沿的方式测量得到各支路光子到达时间，并将测量所得数据进行存储。

3.根据权利要求1所述的一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：对N路阵列信号按信号强弱顺序从高到低进行排序，将前两路最强的信号进行相关，最大相关值的出现位置即为时隙对齐位置，将两路信号时隙对齐后，通过“和”合并方式合并成一路信号；将合并的信号再与剩下的最强的信号进行相关并合并；以此类推，将N路阵列信号合并成一路信号。

4.根据权利要求1所述的一种光子探测阵列信号的合成及开环同步方法，其特征在于：所述定时误差估计适用于其中M≥2，f_c为计数器计数频率，f_s为时隙频率；具体步骤如下：

S301：初始设定一组各支路信号的初始相偏和频偏，分别记为ε₀、γ_de；

S302：将ε₀、γ_de带入各支路计数值修正公式t_h2,N＝[t_h1,N×(1+γ)+ε]，式中，t_h1,N表示各支路对齐计数值，t_h2,N表示各支路修正后计数值，[]表示按四舍五入取整；

S303：计算各支路修正后计数值在对应时隙的偏移量Δt，Δt＝(t_h2,N-M×[t_h2,N/M])/M；

S304：将时隙位置按照f_c和f_s的关系均匀分成M个点，统计步骤S303所得的各支路偏移量Δt中分别对应M个点的光子数个数，将每个点对应的各支路统计光子数分别进行求和，根据统计数据画出统计直方图；

根据步骤S304中所得到的统计直方图，区分计数器计数时钟与发送端时隙时钟同步及不同步的情况，将均方误差或者标准差作为不同ε和γ情况下同步程度的衡量标准；

S305：计算十个点的均方误差MSE或标准差σ(X)，式中，n_i表示各个点对应的光子数，y_i表示100组计数时钟与发送端时钟同步情况下各个点对应的光子数的均值；式中，x_i表示不同时隙位置的点，n_i表示各个点对应的光子数；

S306：设定ε、γ的搜索范围，对ε、γ进行二维搜索，重复步骤S302至步骤S305，得到不同ε、γ对应的均方误差或标准差；

S307：查找步骤S306所有搜索值中对应均方误差或标准差的最小值，最小均方误差或最小标准差所对应的一组ε、γ即初始相偏和频偏估计值ε_g、γ_g。