[发明专利]一种弱光或者远距离单光子训练检测系统和检测方法

摘要

本发明公开了一种弱光或者远距离单光子训练检测系统和检测方法，该发明涉及用于弱光信号、远距离等条件下的单光子检测技术，包括一种弱光或者远距离单光子训练检测系统，其中发送端数据包括一个已知训练比特“1”以及其余的数据序列，采用单载波OOK调制，接收端需要高灵敏度的光电检测器件，采用单光子雪崩二极管SPAD；此外，还提供一种弱光或者远距离单光子训练检测方法，对单个训练符号进行检测，本发明的优势在于，利用单个训练比特“1”对接收到的信号进行信道估计，在对接收到的光子计数信号进行最大似然检测，从而提升系统的传输性能。

主权项

1.一种弱光或者远距离单光子训练检测系统，包括发送端和接收端，其特征在于，

所述发送端的数据包括训练比特“1”以及数据序列，且采用单载波OOK调制，利用单个训练比特“1”对接收到的信号进行信道估计，之后对接收到的光子计数信号进行最大似然检测；

所述接收端采用具有高灵敏度和高光电检测效率的单光子雪崩二极管SPAD。

2.根据权利要求1所述的一种弱光或者远距离单光子训练检测系统，其特征在于，所述训练比特“1”以及数据序列，两者组成一个帧结构。

3.根据权利要求1所述的一种弱光或者远距离单光子训练检测系统，其特征在于，所述数据序列用于承载有效的数据信息。

4.根据权利要求1所述的一种弱光或者远距离单光子训练检测系统，其特征在于，所述训练比特“1”用于估算出信道信息，而后根据给出的信道估计值，给出最大似然检测的门限。

5.一种考虑实际SPAD死时间效应的单个训练符号的检测方法，其特征在于，

在死时间限制下的SPAD输出模型为

τ为死时间，T_d为数据比特持续时间，δ为死时间率，为最大计数值；对于弱光检测，出现SPAD输出光子数等于k_max的概率忽略不计，简化上式为

则第一个训练比特估计的信道信息表示为

n_b为背景光噪声和暗计数噪声引起的光子计数，通过观测一段时间内噪声光子计数，再除以相对应的时间，计算出y_t为训练比特“1”对应接收到的光子数，

则实际的最大似然检测门限为

λ₁表示如果接受符号为1的光子数，λ₀表示如果接受符号为0的光子数。

6.根据权利要求5所述的一种考虑实际SPAD死时间效应的单个训练符号的检测方法，其特征在于，实际SPAD的概率分布近似为一个和数据速率相关的函数。