强衰减无线光通信：单光子探测器的误码性能分析

"该文研究了无线光通信中基于光子计数的接收技术，特别是使用门控模式的盖革雪崩光电二极管（Gm-APD）的误码性能。通过分析Gm-APD的工作原理，基于泊松分布探讨了单个门内探测器的触发概率。利用二项分布建立误码率模型，深入分析了信号光子数、背景光子数和开门次数对误码率的影响。结果显示，开门次数直接影响系统能达到的最低误码率，并且误码率随开门次数增加而指数级降低。实验表明，将误码率控制在较低水平（如10^-3与10^-9）能显著提升接收灵敏度。最后，通过实验数据验证了理论模型的准确性。" 本文关注的是无线光通信在强衰减环境下的传输效率，重点在于采用单光子探测技术来改善接收端的性能。盖革雪崩光电二极管（Gm-APD）作为单光子探测器，其门控模式被用来增强检测能力。文章首先解释了Gm-APD的工作机制，这是理解后续分析的基础。接着，作者应用泊松分布来计算单个检测门内Gm-APD触发事件的概率，这有助于理解在不同光子环境下探测器的响应。 然后，文章构建了一个基于二项分布的误码率模型，用以量化信号光子数、背景光子数和信号周期内Gm-APD开启的次数如何影响误码率。这一模型揭示了关键的发现：信号周期内的开门次数是决定系统误码率性能的关键因素，误码率随着开门次数的增加而指数下降。这一发现对于优化系统设计具有重要意义，因为它指出通过增加探测器的激活频率，可以在一定程度上减少错误，提高通信质量。 在实际应用中，误码率的控制对于通信系统的可靠性至关重要。例如，将误码率从10^-3降低到10^-9，意味着系统的接收灵敏度至少可以提高3dB，这对于长距离或高干扰环境下的无线光通信尤为关键。为了验证理论模型的有效性，作者进行了实验测量，并将实验结果与模型预测进行了比较，进一步证明了模型的正确性和实用性。 这项研究为无线光通信在恶劣条件下的性能提升提供了理论支持和实践指导，尤其是在光子计数接收技术方面，对于未来开发更高效、更可靠的无线光通信系统具有重要价值。