面向实际光子计数接收机的光子限制下自由空间光通信性能分析
信号处理
2024-08-27 v1
摘要
实际光子计数接收机的非理想因素被认识是长距离光子限制下自由空间光通信（FSO）系统的重要挑战。本文提出了一种针对时间门控单光子雪崩二极管（TG-SPAD）基光子计数接收机的完整分析框架，考虑到死区、非光子数分辨和后脱冲效应的存在。基于后脱冲效应的非马尔可夫特性，我们推导了高阶脉冲幅度调制（PAM）下光子计数概率质量函数（PMF）的闭式近似。与理想光子计数接收机的光子计数遵循泊松到达过程不同，基于TG-SPAD的实际接收机的光子计数被近似为二项分布。此外，运用最大似然（ML）准则，我们推导了高阶PAM下确定阈值的精炼闭式公式，从而便于开发符号错误率（SER）的分析模型。利用该分析SER模型，研究了系统性能。数值结果强调，必须将背景辐射抑制到容忍阈值以下，并保持足够的门数，以实现目标SER。
引用
@article{arxiv.2408.13470,
title = {Performance Analysis of Photon-Limited Free-Space Optical Communications with Practical Photon-Counting Receivers},
author = {Chen Wang and Zhiyong Xu and Jingyuan Wang and Jianhua Li and Weifeng Mou and Huatao Zhu and Jiyong Zhao and Yang Su and Yimin Wang and Ailin Qi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.13470},
year = {2024}
}