JP5940685B2 - ポアソン・ベースの通信システムおよび方法 - Google Patents
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Description
受信された光子数をカウントする工程とからなる。本方法は、複数の間隔の所与の時間間隔に関連するカウント値が、送信された光パルス・エネルギーの受信を示す、所定の閾値を超えたとき、オン状態を決定して割り当て、送信された光パルス・エネルギーの非受信を示す複数の間隔の所与の時間間隔にオフ状態を割り当てる工程をさらに含む。
1)ポアソン過程のサンプリング値は、非負整数である(ゼロは、有効な結果である)、2)ポアソン過程の平均値および分散は、同一である、
3)ポアソン過程の標準偏差は、その平均の平方根に等しい、
4)分散の平均値は、直接加算される、すなわちPois(a)+Pois(b)=Pois(a+b)である、ただしaおよびbは、加算されたポアソン過程の平均値である。
ポアソン関数の独特な性質の1つは、その確率分布関数の形状が、その平均値とともに変化することである。この理由のために、SNRまたはエネルギー/ビット対雑音(Eb/No:energy/bit−to−noise)パワー密度など、正規化された信号対雑音(SNR:signal−to−noise)測定基準の使用は、ビット誤り率または受信されたアナログ信号の忠実度を計算するとき、独立変数として使用することができない。そのかわり、平均信号率(mean signal rate)および平均雑音率(mean noise rate)によって定義される各実際の動作点(OP(S、N)として表す)は、これらの計算中で使用する必要がある。
to zero)波形を用いて形成することができ、それによってメッセージ・データまたは波形を送信し受信するためのOOK(オンオフ変調)された信号がもたらされる。RZ波形(マンチェスター・コーディッドとしても知られている)は、簡単な、しかし大いに有効な送信スキームのための基礎として用いることができる。あるいは、シンボル・フォーマットは、非ゼロ復帰(NRZ:non−return to zero)を用いて形成することができ、それによってメッセージ・データまたは波形が送信され受信される。
態は、論理「1」が、エネルギーがシンボルの第2の半分中に受信されたエネルギーであることに基づき、かつ論理「0」が、エネルギーがシンボルの第1の半分中に受信されたエネルギーに基づくように、置き換えることができる。
のそれぞれを通じてカウントされる。108で、オン状態またはオフ状態が、時間間隔毎に、各それぞれの時間間隔に関連するカウント値に基づき決定される。110で、シンボル波形は、シンボル波形中に符号化されたメッセージ・データまたは波形を、複数の所定の間隔を通じたオン状態およびオフ状態の発生のパターンに基づき回復するように復号される。
Claims (9)
- ポアソン・ベースの通信システムであって、
受信機を備え、該受信機は、
光子を受信して、該受信された光子に基づきパルスを生成する光検出器と、
該光検出器によって生成されたパルス数をカウントするサンプリング・イベント・カウンタと、
復調器であって、該復調器は、
所定の時間間隔に該サンプリング・イベント・カウンタのサンプリングを行い、光パルス・エネルギーが送信機によって送信され該光検出器によって受信されたとき、第1の状態の発生を決定し、光パルス・エネルギーが該送信機によって送信されておらず該光検出器によって受信されていないとき、第2の状態の発生を決定するサンプリング工程と、
複数の所定の時間間隔を通じた前記第1の状態および前記第2の状態の発生のパターンに基づくものであるシンボル波形中に符号化されたメッセージ・データまたは波形を回復するように、該シンボル波形を復号する工程であって、前記シンボル波形は、ゼロ復帰(RZ)フォーマットおよび非ゼロ復帰(NRZ)フォーマットのうちの一方に基づく、復号工程と、
前記サンプリング・イベント・カウンタのカウント値から整合フィルタの応答を計算し、この応答の形状を使用して、前記サンプリング・イベント・カウンタから受信される信号エネルギーのカウントを最大にするように、前記サンプリング・イベント・カウンタの前記サンプリング工程を、前記第1の状態および前記第2の状態の発生のパターンに対応する入力シンボル波形に同期させるように前記サンプリング・イベント・カウンタにフィードバックする、計算工程とを実行する復調器と
を備える、システム。 - 前記シンボル波形は、オンオフ変調(OOK)されたフォーマットに基づく、請求項1に記載のシステム。
- 前記復調器は、所与の所定の期間のうちの第1の所定の時間間隔に前記第1の状態の発生が決定され、それに続き前記所与の所定の期間のうちの第2の所定の時間間隔に前記第
2の状態の発生が決定された場合、第1の論理状態を決定し、
前記復調器は、所与の所定の期間のうちの第1の所定の時間間隔に前記第2の状態の発生が決定され、それに続き前記所与の所定の期間のうちの第2の所定の時間間隔に前記第1の状態の発生が決定された場合、第2の論理状態を決定する、請求項1に記載のシステム。 - 前記復調器によってサンプリングが行われた、前記第1の状態に関連する前記カウント値は、前記送信機から送信された光パルス・エネルギーに関連する信号と前記光検出器によって検出された雑音との両方に基づき、
前記復調器によってサンプリングが行われた、前記第2の状態に関連する前記カウント値は、前記光検出器によって検出された雑音だけに基づく、請求項1に記載のシステム。 - 前記復調器は、所与の所定の期間のうちの第1の所定の時間間隔に決定されたカウント値が、該第1の所定の時間間隔の後に続く前記所与の所定の期間のうちの第2の所定の時間間隔に決定されたカウント値より大きいとき、第1の論理状態を決定し、
前記復調器は、所与の所定の期間のうちの第1の所定の時間間隔に決定されたカウント値が、該第1の所定の時間間隔の後に続く前記所与の所定の期間のうちの第2の所定の時間間隔に決定されたカウント値より小さいとき、第2の論理状態を決定する、請求項1に記載のシステム。 - 送信機をさらに備え、該送信機は、
メッセージ・データまたは波形を受け取り、該メッセージ・データまたは波形をシンボル波形に変換するシンボル・マッパと、
エミッタから前記受信機への光パルス・エネルギーの出力を、該シンボル波形に基づき制御する変調器とを備える、請求項1に記載のシステム。 - 光通信システムにおいて通信を行うための方法であって、
メッセージ・データまたは波形をオンオフ変調(OOK)されたフォーマットに基づくシンボル波形に変換する変換工程と、
該シンボル波形のオン状態およびオフ状態に基づき、光パルス・エネルギー送信と光パルス・エネルギー非送信との間で変調を行う変調工程と、
サンプリング・イベント・カウンタにおいて、複数の時間間隔のそれぞれを通じて、送信されたシンボル波形に関連する、受信された光子数をカウントするカウンティング工程と、
前記サンプリング・イベント・カウンタにおいて、該複数の時間間隔の所与の時間間隔に関連するカウント値が、送信された光パルス・エネルギーの該受信を示す所定の閾値を超えた場合、オン状態を決定して割り当て、送信された光パルス・エネルギーの非受信を示す該複数の時間間隔の所与の時間間隔にオフ状態を割り当てる決定・割り当て工程と、
前記複数の所定の時間間隔を通じた前記オン状態およびオフ状態の発生のパターンに基づき、前記シンボル波形中に符号化されたメッセージ・データまたは波形を回復するように、前記シンボル波形を復号する工程であって、前記シンボル波形は、ゼロ復帰(RZ)フォーマットおよび非ゼロ復帰(NRZ)フォーマットのうちの一方に基づく、復号工程と、
前記サンプリング・イベント・カウンタによるカウント値から整合フィルタの応答を計算し、この応答の形状を使用して、前記サンプリング・イベント・カウンタから受信される信号エネルギーのカウントを最大にするように、前記サンプリング・イベント・カウンタによる前記決定および割り当てを、前記オン状態およびオフ状態の発生のパターンに対応する入力シンボル波形に同期させるように、前記サンプリング・イベント・カウンタにフィードバックする計算工程と、
を備える方法。 - 所与の所定の期間のうちの第1の所定の時間間隔に前記オン状態の発生が決定され、それに続き前記所与の所定の期間のうちの第2の所定の時間間隔に前記オフ状態の発生が決定された場合、第1の論理状態を決定し、
所与の所定の期間のうちの第1の所定の時間間隔に前記オフ状態の発生が決定され、それに続き前記所与の所定の期間のうちの第2の所定の時間間隔に前記オン状態の発生が決定された場合、第2の論理状態を決定する工程をさらに備える、請求項7に記載の方法。 - 前記第1の論理状態に関連する前記光子の前記カウント値は、光パルス・エネルギーに関連する信号と雑音との両方に基づき、
前記第2の論理状態に関連する前記光子の前記カウント値は、雑音だけに基づく、請求項8に記載の方法。
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