SPAD‑OFDM光通信方法及系统技术方案

本申请实施例公开了一种SPAD‑OFDM光通信方法及系统，该方法包括：发射机对待发射的信号进行发射处理，发射处理包括OFDM调制、快速傅里叶反变换、信号限幅、逆变换处理，逆变换处理包括平方运算；所述发射机将经过发射处理的信号发送至光信号源，以产生可见光信号；SPAD接收机接收所述可见光信号并进行接收处理，所述接收运算包括光子计数、均衡处理、正变换处理，所述正变换处理包括开方运算；所述SPAD接收机将经过接收处理的信号输出。通过正变换处理可以将SPAD接收机所带来的泊松噪声转换为便于处理的高斯噪声，使得SPAD接收机能够适用欧氏距离准则，保证其接收性能得以保证；接收端的逆变换处理可以解除正变换的影响，恢复原有波形。

SPAD system and OFDM optical communication method

The embodiment of the invention discloses a system and a SPAD OFDM optical communication method, the method includes: transmitting the signal transmitter to transmit processing, transmission processing including OFDM modulation, fast Fourier transform, signal limiting, transform, transform Bao Kuoping Fang Yunsuan; the transmitter transmits a signal as to the light the signal source emission processing, to produce a visible light signal; the SPAD receiver receives the visible light signal and receiving and processing, the receiving operation including photon counting, equalization, positive transformation, the transformation process includes the root operation; SPAD receiver after receiving and processing the output signal. Through the positive transform can convert Poisson noise SPAD receiver as the Gauss noise for processing, the SPAD receiver can use the Euclidean distance criterion, ensure the receiving performance can be guaranteed; the receiving end of the inverse effect can remove transform, restore the original waveform.

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及无线通信
，特别涉及一种SPAD-OFDM光通信方法及系统。
技术介绍
目前，一种利用单光子雪崩二极管SPAD以及正交频分复用OFDM技术的光通信系统，由于其能够比较好的适应长距离通信和水下通信等场景，如今应用广泛。然而，这种SPAD-OFDM光通信系统，一般通过单光子雪崩二极管SPAD用于作为正交频分复用OFDM接收机的检测器件。由于SPAD以光子计数作为接收信号，其计数过程为泊松计数过程，从而引入的噪声为泊松噪声。泊松噪声条件下，原有基于欧氏距离准则的编码、检测方案不再适用。而且由于泊松噪声经过OFDM的解调结构FFT后其噪声特性发生改变，其噪声也不再易于分析，更无法设计匹配的接收机。这导致SPAD-OFDM通信系统的传输性能受到严重制约。
技术实现思路
本申请实施例的目的是提供一种SPAD-OFDM光通信方法及系统，以解决上述问题。为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种SPAD-OFDM光通信方法，应用于SPAD-OFDM光通信系统，所述系统包括发射机和SPAD接收机，所述方法包括：所述发射机对待发射的信号进行发射处理，所述发射处理包括OFDM调制、快速傅里叶反变换、信号限幅、逆变换处理，所述逆变换处理包括平方运算；所述发射机将经过发射处理的信号发送至光信号源，以产生可见光信号；所述SPAD接收机接收所述可见光信号并进行接收处理，所述接收运算包括光子计数、均衡处理、正变换处理，所述正变换处理包括开方运算；所述SPAD接收机将经过接收处理的信号输出。优选的，经过发射处理的信号具有符合泊松分布的噪声，经过正变换处理的信号具有符合高斯分布的噪声。优选的，经过正变换处理的信号的噪声包括均值为0，方差为0.25的加性高斯白噪声。优选的，所述发射处理还包括在逆变换处理之后的数模转换、光照度归一化和直流偏置；所述接收处理还包括在正变换处理之后的傅里叶变换以及OFDM解调。为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种SPAD-OFDM光通信系统，包括：发射机，包括依次处理对待发射信号的OFDM调制器、快速傅里叶反变换器、信号限幅器以及逆变换器，所述逆变换器用于对待发射信号进行逆变换处理，所述逆变换处理包括平方运算；光信号源，接收所述发射机处理后的信号并产生可见光信号；SPAD接收机，包括接收所述可见光信号并依次进行处理的光子计数器、均衡处理器以及正变换处理器，所述正变换处理对所接收到的信号进行正变换处理，所述正变换处理包括开方运算；输出装置，连接所述SPAD接收机，用于输出经过处理后的信号。优选的，经过发射处理的信号具有符合泊松分布的噪声，经过正变换处理的信号具有符合高斯分布的噪声。优选的，经过正变换处理的信号的噪声包括均值为0，方差为0.25的加性高斯白噪声。优选的，所述发射机还包括在数模转换模块、光照度归一化模块和直流偏置模块；所述接收机还包括在傅里叶变换模块以及OFDM解调模块。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例所提供的SPAD-OFDM光通信方法及系统，通过在发射机对待发射信号进行逆变换处理，在接收机对接收信号进行正变换处理，逆变换处理和正变换处理包括相对的平方处理和开方处理，通过正变换处理可以将SPAD接收机所带来的泊松噪声转换为便于处理的高斯噪声，使得SPAD接收机能够适用欧氏距离准则，保证其接收性能得以保证；同时逆变换处理可以解除正变换的影响，恢复原有波形。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中SPAD-OFDM光通信方法的流程图；图2为本申请实施例中SPAD-OFDM光通信系统的模块图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。图1为本申请实施例中SPAD-OFDM光通信方法的流程图，该方法可以应用于SPAD-OFDM光通信系统，所述光通信系统包括发射机和SPAD接收机。该方法具体包括步骤101至104。在步骤101中，所述发射机对待发射的信号进行发射处理，所述发射处理包括OFDM调制、快速傅里叶反变换、信号限幅、逆变换处理，所述逆变换处理包括平方运算。待发射的信号进入发射机后，首先经过调整OFDM调制，该信号被分拆、映射至OFDM各子载波上以实现并行传输。进而，再快速傅里叶反变换，DSP信号限幅，最终进入逆变换处理，逆变换处理包括平方运算。在本申请实施例中，设定经过通过DSP信号限幅后信号为Xclpped，则经过AR逆变换的信号xAR(k)＝{xclipped(k)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SPAD‑OFDM光通信方法，其特征在于，应用于SPAD‑OFDM光通信系统，所述系统包括发射机和SPAD接收机，所述方法包括：所述发射机对待发射的信号进行发射处理，所述发射处理包括OFDM调制、快速傅里叶反变换、信号限幅、逆变换处理，所述逆变换处理包括平方运算；所述发射机将经过发射处理的信号发送至光信号源，以产生可见光信号；所述SPAD接收机接收所述可见光信号并进行接收处理，所述接收运算包括光子计数、均衡处理、正变换处理，所述正变换处理包括开方运算；所述SPAD接收机将经过接收处理的信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种SPAD-OFDM光通信方法，其特征在于，应用于SPAD-OFDM光通信系统，所述系统包括发射机和SPAD接收机，所述方法包括：所述发射机对待发射的信号进行发射处理，所述发射处理包括OFDM调制、快速傅里叶反变换、信号限幅、逆变换处理，所述逆变换处理包括平方运算；所述发射机将经过发射处理的信号发送至光信号源，以产生可见光信号；所述SPAD接收机接收所述可见光信号并进行接收处理，所述接收运算包括光子计数、均衡处理、正变换处理，所述正变换处理包括开方运算；所述SPAD接收机将经过接收处理的信号输出。2.如权利要求1所述的SPAD-OFDM光通信方法，其特征在于，经过发射处理的信号具有符合泊松分布的噪声，经过正变换处理的信号具有符合高斯分布的噪声。3.如权利要求1所述的SPAD-OFDM光通信方法，其特征在于，经过正变换处理的信号的噪声包括均值为0，方差为0.25的加性高斯白噪声。4.如权利要求1所述的SPAD-OFDM光通信方法，其特征在于，所述发射处理还包括在逆变换处理之后的数模转换、光照度归一化和直流偏置；所述接收处理还包括在正变换处理之后的傅里叶变换以及OF...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，臧英东，朱义君，王超，于宏毅，张剑，田忠骏，张二峰，任嘉伟，辛刚，
申请(专利权)人：东莞信大融合创新研究院，中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：广东;44