一種光通信系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N光通信系統(tǒng)及方法，光通信系統(tǒng)包括：調(diào)制裝置，用于將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將模擬電信號發(fā)送至光信號源；光信號源，用于將模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射光信號；單光子型PMT，用于接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將電脈沖數(shù)發(fā)送至解調(diào)裝置；解調(diào)裝置，用于在比較結(jié)果為電脈沖數(shù)大于預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為電脈沖數(shù)小于預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號。在本申請中，光信號能夠在空氣中或水中或除空氣和水之外的其他無線信道的傳輸介質(zhì)中進(jìn)行更長距離的傳輸。
【專利說明】
_種光通信系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請涉及光通信領(lǐng)域，特別涉及一種光通信系統(tǒng)及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，在空氣或水中直接傳輸光信號的光通信(如可見光通信和激光通信)因其不受電磁波的干擾，通信質(zhì)量好，而被廣泛關(guān)注和研究。
[0003]但是，光信號會隨著傳輸距離的增長而減弱，且光通信系統(tǒng)中的光接收裝置無法接收弱光信號，導(dǎo)致光信號在空氣或水中進(jìn)行長距離傳輸較為困難。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本申請實(shí)施例提供一種光通信系統(tǒng)及方法，以達(dá)到光信號能夠在空氣中進(jìn)行更長距離的傳輸?shù)哪康模夹g(shù)方案如下:
[0005] —種光通信系統(tǒng)，包括:調(diào)制裝置、光信號源、單光子型光電倍增管PMT和解調(diào)裝置；
[0006]所述調(diào)制裝置，用于將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將所述模擬電信號發(fā)送至所述光信號源；
[0007]所述光信號源，用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射所述光信號；
[0008]所述單光子型PMT，用于接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將所述電脈沖數(shù)發(fā)送至所述解調(diào)裝置；
[0009]所述解調(diào)裝置，用于比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號，所述第一數(shù)字信號或所述第二數(shù)字信號與所述原始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息相同。
[0010]優(yōu)選的，所述光信號源包括:驅(qū)動電路和光發(fā)射裝置；
[0011]所述驅(qū)動電路，用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號；
[0012]所述光發(fā)射裝置，用于發(fā)射所述光信號。
[0013]優(yōu)選的，所述光發(fā)射裝置為:熒光燈。
[0014]優(yōu)選的，所述光發(fā)射裝置為:白熾燈。
[0015]優(yōu)選的，所述光發(fā)射裝置為:發(fā)光二極管LED燈。
[0016]優(yōu)選的，所述光發(fā)射裝置為:半導(dǎo)體激光器。
[0017]優(yōu)選的，所述調(diào)制裝置為二進(jìn)制啟閉鍵控00K調(diào)制裝置；
[0018]所述解調(diào)裝置為00K解調(diào)裝置。
[0019]優(yōu)選的，所述調(diào)制裝置為正交頻分復(fù)用技術(shù)0FDM調(diào)制裝置；
[0020]所述解調(diào)裝置為0FDM解調(diào)裝置。
[0021] —種光通信方法，包括:
[0022]調(diào)制裝置將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將所述模擬電信號發(fā)送至光信號源；[〇〇23]所述光信號源將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射所述光信號；
[0024]單光子型PMT接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將所述電脈沖數(shù)發(fā)送至解調(diào)裝置；
[0025]所述解調(diào)裝置比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號，所述第一數(shù)字信號或所述第二數(shù)字信號與所述原始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息相同。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果為:[〇〇27]在本申請中，在接收端采用單光子型PMT接收光信號，由于單光子型PMT可以接收微弱光信號，并將微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，因此采用單光子型PMT接收光信號，可以擴(kuò)大光信號的接收范圍，從而使光信號在空氣中或水中或除空氣和水之外的其他無線信道的傳輸介質(zhì)中進(jìn)行傳輸?shù)木嚯x得到延長，以保證光信號能夠在空氣中或水中或除空氣和水之外的其他無線信道的傳輸介質(zhì)中進(jìn)行更長距離的傳輸?！靖綀D說明】
[0028]為了更清楚地說明本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本申請?zhí)峁┑墓馔ㄐ畔到y(tǒng)的一種邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇3〇]圖2是本申請?zhí)峁┑墓庑盘栐吹囊环N邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；[0031 ]圖3是本申請?zhí)峁┑墓馔ㄐ欧椒ǖ囊环N流程圖。【具體實(shí)施方式】[〇〇32]下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。[〇〇33] 實(shí)施例一
[0034]請參見圖1，其示出了本申請?zhí)峁┑墓馔ㄐ畔到y(tǒng)的一種邏輯結(jié)構(gòu)示意圖，光通信系統(tǒng)包括:調(diào)制裝置11、光信號源12、單光子型PMT(光電倍增管，photomultiplier tube)13和解調(diào)裝置14。
[0035]調(diào)制裝置11，用于將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將所述模擬電信號發(fā)送至光信號源12。[〇〇36]光信號源12,用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射所述光信號。
[0037]在本實(shí)施例中，在原始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息為1時，將模擬電信號轉(zhuǎn)換為包含第一預(yù)設(shè)個數(shù)的光子的光信號;在原始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息為0時，將模擬電信號轉(zhuǎn)換為包含第二預(yù)設(shè)個數(shù)的光子的電信號。
[0038]其中，第一預(yù)設(shè)個數(shù)大于第二預(yù)設(shè)個數(shù)。[〇〇39]單光子型PMT13,用于接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將所述電脈沖數(shù)發(fā)送至解調(diào)裝置14。
[0040]在本實(shí)施例中，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)即對接收到的光信號中的各個光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0041]解調(diào)裝置14,用于比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號，所述第一數(shù)字信號或所述第二數(shù)字信號與所述原始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息相同。
[0042]在本實(shí)施例中，解調(diào)裝置14輸出的第一數(shù)字信號或第二數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息即原始數(shù)據(jù)信號表征的數(shù)據(jù)信息。
[0043]在本實(shí)施例中，在比較結(jié)果為電脈沖數(shù)大于預(yù)設(shè)判決門限時，說明接收到的光子的個數(shù)較多，則輸出第一數(shù)字信號且第一數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息為1;在比較結(jié)果為電脈沖數(shù)小于預(yù)設(shè)判決門限時，說明接收到的光子的個數(shù)較少，則輸出第二數(shù)字信號且第二數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息為0。
[0044]在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)判決門限可以設(shè)置為上述第一預(yù)設(shè)個數(shù)和第二預(yù)設(shè)個數(shù)的平均值。[〇〇45]在本申請中，在接收端采用單光子型PMT13接收光信號，由于單光子型PMT13可以接收微弱光信號，并將微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，因此采用單光子型PMT13接收光信號，可以擴(kuò)大光信號的接收范圍，從而使光信號在空氣中或水中或除空氣和水之外的其他無線信道的傳輸介質(zhì)中進(jìn)行傳輸?shù)木嚯x得到延長，以保證光信號能夠在空氣中或水中或除空氣和水之外的其他無線信道的傳輸介質(zhì)中進(jìn)行更長距離的傳輸。
[0046]在本實(shí)施例中，光信號源12的具體結(jié)構(gòu)請參見圖2,光信號源12包括:驅(qū)動電路121 和光發(fā)射裝置122。
[0047]所述驅(qū)動電路121，用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號；[〇〇48]所述光發(fā)射裝置122,用于發(fā)射所述光信號。
[0049]在本實(shí)施例中，光發(fā)射裝置122具體可以為可見光發(fā)射裝置或激光發(fā)射裝置。
[0050]在光發(fā)射裝置122為可見光發(fā)射裝置時，光發(fā)射裝置122具體可以但不局限于為熒光燈;或白熾燈;或LED(發(fā)光二極管，Light-Emitting D1de)燈。
[0051]其中，LED燈相比于熒光燈和白熾燈，開關(guān)切換速度更好，且更加節(jié)能和環(huán)保。[〇〇52]在光發(fā)射裝置122為激光發(fā)射裝置時，光發(fā)射裝置122具體可以但不局限于為半導(dǎo)體激光器。[〇〇53]在上述光通信系統(tǒng)中，調(diào)制裝置11具體可以為00K(二進(jìn)制啟閉鍵控，On-Off Keying))調(diào)制裝置，相應(yīng)的，解調(diào)裝置14具體為00K解調(diào)裝置。[〇〇54]00K調(diào)制裝置采用00K調(diào)制技術(shù)將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號；00K解調(diào)裝置采用00K調(diào)制技術(shù)比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號。
[0055] 在上述光通信系統(tǒng)中，調(diào)制裝置11具體可以為0FDM(0rthogonal Frequency Divis1n Multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù))調(diào)制裝置，相應(yīng)的，解調(diào)裝置14具體為OFDM解調(diào)裝置。[〇〇56] 0FDM調(diào)制裝置采用0FDM調(diào)制技術(shù)將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號;0FDM解調(diào)裝置采用0FDM調(diào)制技術(shù)比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號。[〇〇57] 當(dāng)然，調(diào)制裝置11也可以具體為變形AC0-0FDM調(diào)制裝置或DC0-0FDM調(diào)制裝置或 PPM(脈沖位置調(diào)制，Pulse Posit1n Modulat1n)調(diào)制裝置，相應(yīng)的，解調(diào)裝置14具體為: 變形AC0-0FDM解調(diào)裝置或DC0-0FDM解調(diào)裝置或PPM解調(diào)裝置。[〇〇58] 實(shí)施例二
[0059]與實(shí)施例一相對應(yīng)，本實(shí)施例提供了一種光通信方法，請參見圖3,可以包括以下步驟:
[0060]步驟S31:調(diào)制裝置將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將所述模擬電信號發(fā)送至光信號源。
[0061]步驟S32:光信號源將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射所述光信號。
[0062]步驟S33:單光子型PMT接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將所述電脈沖數(shù)發(fā)送至解調(diào)裝置。
[0063]步驟S34:解調(diào)裝置比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小。
[0064]在比較結(jié)果為電脈沖數(shù)大于預(yù)設(shè)判決門限時，執(zhí)行步驟S35,在比較結(jié)果為電脈沖數(shù)小于預(yù)設(shè)判決門限時，執(zhí)行步驟S36。[〇〇65]步驟S35:輸出第一數(shù)字信號。[〇〇66]步驟S36:輸出第二數(shù)字信號。
[0067]在本實(shí)施例中，第一數(shù)字信號或所述第二數(shù)字信號與所述原始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息相同。[〇〇68]需要說明的是，本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。 對于裝置類實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。[〇〇69]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0070]以上對本申請所提供的一種光通信系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本申請的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本申請的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光通信系統(tǒng)，其特征在于，包括:調(diào)制裝置、光信號源、單光子型光電倍增管PMT 和解調(diào)裝置；所述調(diào)制裝置，用于將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將所述模擬電信號發(fā)送至 所述光信號源；所述光信號源，用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射所述光信號；所述單光子型PMT，用于接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈 沖信號，對轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將所述電脈沖數(shù)發(fā)送至所述 解調(diào)裝置；所述解調(diào)裝置，用于比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電 脈沖數(shù)大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所 述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第二數(shù)字信號，所述第一數(shù)字信號或所述第二數(shù)字信號與所述原 始數(shù)字信號表征的數(shù)據(jù)信息相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號源包括:驅(qū)動電路和光 發(fā)射裝置；所述驅(qū)動電路，用于將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號；所述光發(fā)射裝置，用于發(fā)射所述光信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射裝置為:熒光燈。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射裝置為:白熾燈。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射裝置為:發(fā)光二極管LED 燈。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射裝置為:半導(dǎo)體激光器。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制裝置為二進(jìn)制 啟閉鍵控00K調(diào)制裝置；所述解調(diào)裝置為00K解調(diào)裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制裝置為正交頻 分復(fù)用技術(shù)OFDM調(diào)制裝置；所述解調(diào)裝置為OFDM解調(diào)裝置。9.一種光通信方法，其特征在于，包括:調(diào)制裝置將原始數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，并將所述模擬電信號發(fā)送至光信號源；所述光信號源將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并發(fā)射所述光信號；單光子型PMT接收光信號，將接收到的光信號中的各個光子分別轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，對 轉(zhuǎn)換得到的電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到電脈沖數(shù)，并將所述電脈沖數(shù)發(fā)送至解調(diào)裝置；所述解調(diào)裝置比較所述電脈沖數(shù)和預(yù)設(shè)判決門限的大小，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù) 大于所述預(yù)設(shè)判決門限時，輸出第一數(shù)字信號，在比較結(jié)果為所述電脈沖數(shù)小于所述預(yù)設(shè) 判決門限時，輸出第二數(shù)字信號，所述第一數(shù)字信號或所述第二數(shù)字信號與所述原始數(shù)字 信號表征的數(shù)據(jù)信息相同。
【文檔編號】H04B10/69GK106027162SQ201610339490
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】朱義君, 王超, 于宏毅, 鄔江興, 張劍, 仵國鋒, 汪濤, 田忠駿, 李崇, 任嘉偉
【申請人】中國人民解放軍信息工程大學(xué)