基于脉冲宽度计数方法的弱信号检测,用于与模拟模式PMT检测器的水下无线光通信

科学领域:

• 光学工程是指光学工程.
• 无线通信无线通信
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 水下无线光通信 (UWOC) 系统在检测弱信号方面面临挑战,特别是在模拟模式光倍增管 (PMT) 探测器中.
• 像脉冲振幅检测 (PAD) 和脉冲峰值计数 (PPC) 这样的现有方法在弱光条件下在灵敏度和性能上有局限性.

研究的目的:

• 提出和评估一种基于脉冲宽度计数 (PWC) 的新型弱信号检测方法,用于开启-关闭 (OOK) UWOC系统.
• 在弱光下研究模拟模式PMT的信号输出模型,并分析脉冲重叠的影响.
• 在各种操作参数下,比较PWC方法与PAD和PPC的性能.

主要方法:

• 在OOK UWOC系统中开发脉冲宽度计数 (PWC) 算法用于弱信号检测.
• 模拟模拟模式PMT信号输出,并考虑脉冲重叠效应.
• 在7米水箱中实验验证PWC方法,测试不同的采样速率,检测值,数据速率和接收光学功率 (ROP).

主要成果:

• 拟议的PWC方法在7米以上的10Mbps OOK UWOC链路中实现了-71.5dBm的灵敏度,总链路衰减为94.8dB.
• 与PPC和PAD相比,PWC表现出卓越的性能,分别提高了1.1dB和3.8dB的灵敏度.
• 该系统成功地使用了模拟模式PMT,利用其更大的动态范围进行有效的弱光信号检测.

结论:

• 脉冲宽度计数 (PWC) 是一种有效的方法,用于增强使用模拟模式 PMTs 的 OOK UWOC 系统中的弱信号检测.
• 与传统方法相比,PWC技术提供了显著的灵敏度改进,为更强大,更远程的水下光通信铺平了道路.
• 与PWC一起使用模拟模式PMT对于设计先进的远程UWOC系统是有利的.