一种光通信系统及方法
【专利摘要】本申请提供了一种光通信系统及方法，光通信系统包括：调制装置，用于将原始数字信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号发送至光信号源；光信号源，用于将模拟电信号转换为光信号，并发射光信号；单光子型PMT，用于接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉冲信号，对转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将电脉冲数发送至解调装置；解调装置，用于在比较结果为电脉冲数大于预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为电脉冲数小于预设判决门限时，输出第二数字信号。在本申请中，光信号能够在空气中或水中或除空气和水之外的其他无线信道的传输介质中进行更长距离的传输。
【专利说明】
_种光通信系统及方法
技术领域
[0001 ]本申请涉及光通信领域，特别涉及一种光通信系统及方法。【背景技术】
[0002]目前，在空气或水中直接传输光信号的光通信(如可见光通信和激光通信)因其不受电磁波的干扰，通信质量好，而被广泛关注和研究。
[0003]但是，光信号会随着传输距离的增长而减弱，且光通信系统中的光接收装置无法接收弱光信号，导致光信号在空气或水中进行长距离传输较为困难。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种光通信系统及方法，以达到光信号能够在空气中进行更长距离的传输的目的，技术方案如下:
[0005] —种光通信系统，包括:调制装置、光信号源、单光子型光电倍增管PMT和解调装置；
[0006]所述调制装置，用于将原始数字信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号发送至所述光信号源；
[0007]所述光信号源，用于将所述模拟电信号转换为光信号，并发射所述光信号；
[0008]所述单光子型PMT，用于接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉冲信号，对转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将所述电脉冲数发送至所述解调装置；
[0009]所述解调装置，用于比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电脉冲数大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所述预设判决门限时，输出第二数字信号，所述第一数字信号或所述第二数字信号与所述原始数字信号表征的数据信息相同。
[0010]优选的，所述光信号源包括:驱动电路和光发射装置；
[0011]所述驱动电路，用于将所述模拟电信号转换为光信号；
[0012]所述光发射装置，用于发射所述光信号。
[0013]优选的，所述光发射装置为:荧光灯。
[0014]优选的，所述光发射装置为:白炽灯。
[0015]优选的，所述光发射装置为:发光二极管LED灯。
[0016]优选的，所述光发射装置为:半导体激光器。
[0017]优选的，所述调制装置为二进制启闭键控00K调制装置；
[0018]所述解调装置为00K解调装置。
[0019]优选的，所述调制装置为正交频分复用技术0FDM调制装置；
[0020]所述解调装置为0FDM解调装置。
[0021] —种光通信方法，包括:
[0022]调制装置将原始数字信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号发送至光信号源；[〇〇23]所述光信号源将所述模拟电信号转换为光信号，并发射所述光信号；
[0024]单光子型PMT接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉冲信号，对转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将所述电脉冲数发送至解调装置；
[0025]所述解调装置比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电脉冲数大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所述预设判决门限时，输出第二数字信号，所述第一数字信号或所述第二数字信号与所述原始数字信号表征的数据信息相同。
[0026]与现有技术相比，本申请的有益效果为:[〇〇27]在本申请中，在接收端采用单光子型PMT接收光信号，由于单光子型PMT可以接收微弱光信号，并将微弱光信号转换为电信号，因此采用单光子型PMT接收光信号，可以扩大光信号的接收范围，从而使光信号在空气中或水中或除空气和水之外的其他无线信道的传输介质中进行传输的距离得到延长，以保证光信号能够在空气中或水中或除空气和水之外的其他无线信道的传输介质中进行更长距离的传输。【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
[0029]图1是本申请提供的光通信系统的一种逻辑结构示意图；[〇〇3〇]图2是本申请提供的光信号源的一种逻辑结构示意图；[0031 ]图3是本申请提供的光通信方法的一种流程图。【具体实施方式】[〇〇32]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，都属于本申请保护的范围。[〇〇33] 实施例一
[0034]请参见图1，其示出了本申请提供的光通信系统的一种逻辑结构示意图，光通信系统包括:调制装置11、光信号源12、单光子型PMT(光电倍增管，photomultiplier tube)13和解调装置14。
[0035]调制装置11，用于将原始数字信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号发送至光信号源12。[〇〇36]光信号源12,用于将所述模拟电信号转换为光信号，并发射所述光信号。
[0037]在本实施例中，在原始数字信号表征的数据信息为1时，将模拟电信号转换为包含第一预设个数的光子的光信号;在原始数字信号表征的数据信息为0时，将模拟电信号转换为包含第二预设个数的光子的电信号。
[0038]其中，第一预设个数大于第二预设个数。[〇〇39]单光子型PMT13,用于接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉冲信号，对转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将所述电脉冲数发送至解调装置14。
[0040]在本实施例中，对转换得到的电脉冲信号进行计数即对接收到的光信号中的各个光子进行计数。
[0041]解调装置14,用于比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电脉冲数大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所述预设判决门限时，输出第二数字信号，所述第一数字信号或所述第二数字信号与所述原始数字信号表征的数据信息相同。
[0042]在本实施例中，解调装置14输出的第一数字信号或第二数字信号表征的数据信息即原始数据信号表征的数据信息。
[0043]在本实施例中，在比较结果为电脉冲数大于预设判决门限时，说明接收到的光子的个数较多，则输出第一数字信号且第一数字信号表征的数据信息为1;在比较结果为电脉冲数小于预设判决门限时，说明接收到的光子的个数较少，则输出第二数字信号且第二数字信号表征的数据信息为0。
[0044]在本实施例中，预设判决门限可以设置为上述第一预设个数和第二预设个数的平均值。[〇〇45]在本申请中，在接收端采用单光子型PMT13接收光信号，由于单光子型PMT13可以接收微弱光信号，并将微弱光信号转换为电信号，因此采用单光子型PMT13接收光信号，可以扩大光信号的接收范围，从而使光信号在空气中或水中或除空气和水之外的其他无线信道的传输介质中进行传输的距离得到延长，以保证光信号能够在空气中或水中或除空气和水之外的其他无线信道的传输介质中进行更长距离的传输。
[0046]在本实施例中，光信号源12的具体结构请参见图2,光信号源12包括:驱动电路121 和光发射装置122。
[0047]所述驱动电路121，用于将所述模拟电信号转换为光信号；[〇〇48]所述光发射装置122,用于发射所述光信号。
[0049]在本实施例中，光发射装置122具体可以为可见光发射装置或激光发射装置。
[0050]在光发射装置122为可见光发射装置时，光发射装置122具体可以但不局限于为荧光灯;或白炽灯;或LED(发光二极管，Light-Emitting D1de)灯。
[0051]其中，LED灯相比于荧光灯和白炽灯，开关切换速度更好，且更加节能和环保。[〇〇52]在光发射装置122为激光发射装置时，光发射装置122具体可以但不局限于为半导体激光器。[〇〇53]在上述光通信系统中，调制装置11具体可以为00K(二进制启闭键控，On-Off Keying))调制装置，相应的，解调装置14具体为00K解调装置。[〇〇54]00K调制装置采用00K调制技术将原始数字信号转换为模拟电信号；00K解调装置采用00K调制技术比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电脉冲数大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所述预设判决门限时，输出第二数字信号。
[0055] 在上述光通信系统中，调制装置11具体可以为0FDM(0rthogonal Frequency Divis1n Multiplexing，正交频分复用技术)调制装置，相应的，解调装置14具体为OFDM解调装置。[〇〇56] 0FDM调制装置采用0FDM调制技术将原始数字信号转换为模拟电信号;0FDM解调装置采用0FDM调制技术比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电脉冲数大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所述预设判决门限时，输出第二数字信号。[〇〇57] 当然，调制装置11也可以具体为变形AC0-0FDM调制装置或DC0-0FDM调制装置或 PPM(脉冲位置调制，Pulse Posit1n Modulat1n)调制装置，相应的，解调装置14具体为: 变形AC0-0FDM解调装置或DC0-0FDM解调装置或PPM解调装置。[〇〇58] 实施例二
[0059]与实施例一相对应，本实施例提供了一种光通信方法，请参见图3,可以包括以下步骤:
[0060]步骤S31:调制装置将原始数字信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号发送至光信号源。
[0061]步骤S32:光信号源将所述模拟电信号转换为光信号，并发射所述光信号。
[0062]步骤S33:单光子型PMT接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉冲信号，对转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将所述电脉冲数发送至解调装置。
[0063]步骤S34:解调装置比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小。
[0064]在比较结果为电脉冲数大于预设判决门限时，执行步骤S35,在比较结果为电脉冲数小于预设判决门限时，执行步骤S36。[〇〇65]步骤S35:输出第一数字信号。[〇〇66]步骤S36:输出第二数字信号。
[0067]在本实施例中，第一数字信号或所述第二数字信号与所述原始数字信号表征的数据信息相同。[〇〇68]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。 对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。[〇〇69]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0070]以上对本申请所提供的一种光通信系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
【主权项】
1.一种光通信系统，其特征在于，包括:调制装置、光信号源、单光子型光电倍增管PMT 和解调装置；所述调制装置，用于将原始数字信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号发送至 所述光信号源；所述光信号源，用于将所述模拟电信号转换为光信号，并发射所述光信号；所述单光子型PMT，用于接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉 冲信号，对转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将所述电脉冲数发送至所述 解调装置；所述解调装置，用于比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电 脉冲数大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所 述预设判决门限时，输出第二数字信号，所述第一数字信号或所述第二数字信号与所述原 始数字信号表征的数据信息相同。2.根据权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述光信号源包括:驱动电路和光 发射装置；所述驱动电路，用于将所述模拟电信号转换为光信号；所述光发射装置，用于发射所述光信号。3.根据权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，所述光发射装置为:荧光灯。4.根据权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，所述光发射装置为:白炽灯。5.根据权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，所述光发射装置为:发光二极管LED 灯。6.根据权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，所述光发射装置为:半导体激光器。7.根据权利要求1-6任意一项所述的光通信系统，其特征在于，所述调制装置为二进制 启闭键控00K调制装置；所述解调装置为00K解调装置。8.根据权利要求1-6任意一项所述的光通信系统，其特征在于，所述调制装置为正交频 分复用技术OFDM调制装置；所述解调装置为OFDM解调装置。9.一种光通信方法，其特征在于，包括:调制装置将原始数字信号转换为模拟电信号，并将所述模拟电信号发送至光信号源；所述光信号源将所述模拟电信号转换为光信号，并发射所述光信号；单光子型PMT接收光信号，将接收到的光信号中的各个光子分别转换为电脉冲信号，对 转换得到的电脉冲信号进行计数，得到电脉冲数，并将所述电脉冲数发送至解调装置；所述解调装置比较所述电脉冲数和预设判决门限的大小，在比较结果为所述电脉冲数 大于所述预设判决门限时，输出第一数字信号，在比较结果为所述电脉冲数小于所述预设 判决门限时，输出第二数字信号，所述第一数字信号或所述第二数字信号与所述原始数字 信号表征的数据信息相同。
【文档编号】H04B10/69GK106027162SQ201610339490
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】朱义君, 王超, 于宏毅, 邬江兴, 张剑, 仵国锋, 汪涛, 田忠骏, 李崇, 任嘉伟
【申请人】中国人民解放军信息工程大学