【技术实现步骤摘要】
基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法
[0001]本专利技术属于SPAD高速通信
，特别涉及一种基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法。
技术介绍
[0002]在光无线系统中，SPAD探测器作为接收机，可应用在功率受限或远距离场景下通信。然而，SPAD的死时间会制约接收机通信性能。在符号持续时间中，光子到达所产生的死时间会拓展到后续的符号周期中，产生光子计数阻塞。尤其是符号时间可能与死时间相当时，死时间引起的时隙串扰(ISI)将更为严重的制约着接收机的性能。为减缓ISI在SPAD应用中的影响，通常采用较长的符号周期，通过记录多次脉冲计数以实现高SNR的接收，这使得基于SPAD的接收机数据速率较低。或选择较大规模的SPAD阵列，以阵列的结构减轻死时间导致的ISI失真。这些方法牺牲了通信速率或增加了接收机规模和成本，在高速小规模SPAD阵列的应用有限。
[0003]为实现小规模SPAD阵列的高速通信。LongZhang团队使用均衡技术以减轻ISI干扰，并估计了均衡所需的额外功率。Shenjie Hua...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法，其特征在于，包括以下步骤：通过使用高速开关将符号时间T
c
划分成N个阶段，每个阶段的外部门均用于控制单个SPAD接收机的选通，每段时间T
c
/N作为单门控SPAD接收机的门开时间，在得到N段SPAD输出后，将它们按顺序组合成一个数据流，将探测到的数据流组合重构成整个符号信息，故整个门控SPAD阵列接收机的等效门开时间为整个符号时间；构建门控SPAD阵列接收机的计数模型和门控SPAD阵列接收机的误码率模型，从而提取影响门控SPAD阵列接收机性能的主要因素，即判决门限、信号光子数和环境光光子数；分别以信号光子数和环境光光子数为自变量，分析不同信号光子数和环境光光子数对门控SPAD阵列接收机性能的影响，判决门限根据信号光和环境光自适应改变。2.根据权利要求1所述的基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法，其特征在于，对于每个阶段的单门控SPAD接收机，使门关时间长于一个死区时间，能避免ISI串扰；在门关时间内，单门控SPAD接收机无法探测光子，会导致损失掉一部分光子，但同时避免了环境光子的入射所产生的错误计数。3.根据权利要求1所述的基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法，其特征在于，将N段SPAD的输出按顺序组合成一个数据流包括：一个通道的锁存器用于锁存一个阶段的单门控SPAD接收机的探测结果，在门控开启后，如果锁存器检测到光子信号的上升沿则将结果锁存，并将结果储存到每个符号周期结束，在最后一个阶段的单门控SPAD接收机探测结束后进行计数求和，并与判决门限比较，高于判决门限则被判决为逻辑1的状态。4.根据权利要求1所述的基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法，其特征在于，所述构建门控SPAD阵列接收机的计数模型包括：每个阶段的单门控SPAD接收机的门开时间是T
c
/N，门关时间T
off
为N个SPAD构成的阵列输出Y由阵列所有输出求和表示为：式中，k
′
i
表示阵列中第i个SPAD输出的光子数；对于由N个SPAD构成的门控SPAD阵列接收机，其计数均值μ
Y
和方差的计算公式如下：的计算公式如下：式中，表示阵列中第i个SPAD的输出光子数的计数均值，表示阵列中第i个SPAD的输出光子数的计数方差。5.根据权利要求4所述的基于外部门控的SPAD阵列协同的高速接收方法，其特征在于，所述构建门控SPAD阵列接收机的误码率模型包括：每个符号时间是由N个单元组成，每个符号的数据将由每个单元的光子计数求和给出，
在门控开启时间内，门控SPAD阵列接收机的概率质量函数的计算公式为：式中，N
k
是集合{1,2,
…
,N}中选择K个整数的所有子集的集合，θ
c
是θ的补集，PED是SPAD的光子探测效率，T...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆昱，王超，任嘉伟，杜笑笑，韩胜涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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