太赫茲無線通信作為未來通信技術(shù)發(fā)展的重要方向,為解決當前頻譜資源緊缺和現(xiàn)今無線通信速率需求高等問題提供了有效途徑。如何提升太赫茲無線通信物理層數(shù)據(jù)速率,是長期以來研究的熱點問題。論文以太赫茲無線通信為前提,對數(shù)字基帶的波形設(shè)計進行研究,并通過硬件實現(xiàn)和測試對其進行了完備的驗證。論文主要工作如下:第一,對太赫茲無線通信的基帶波形需求進行分析。以星間和星地間點對點通信為業(yè)務(wù)場景,面向太赫茲通信高速率的需求,提出了基帶并行處理的設(shè)想;結(jié)合系統(tǒng)對信號峰均比的要求,確定了使用SC-FDE技術(shù)作為數(shù)字基帶處理方案;面向太赫茲無線通信中的特點分析了信道特性,其信道主要受到大頻率偏移和帶內(nèi)波動的影響。上述分析為數(shù)字基帶的具體設(shè)計指明了方向。第二,對太赫茲無線通信物理層進行鏈路設(shè)計和仿真。針對太赫茲通信設(shè)計了串行幀結(jié)構(gòu),根據(jù)串行幀結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)速率設(shè)計了并行數(shù)字信號處理方案;然后面向并行結(jié)構(gòu)和太赫茲通信要求設(shè)計了發(fā)射端處理方案,以并行結(jié)構(gòu)和太赫茲信道的特殊性為背景設(shè)計了接收端處理特殊結(jié)構(gòu)和方法;最后通過模擬太赫茲信道帶內(nèi)波動較大的特性對系統(tǒng)進行了仿真,得到了三種調(diào)制方式的性能曲線。第三,使用軟件無線電平臺完... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１太赫茲波吸收能力曲線??

３．２應用場景需求與分析??本文所研究的基帶通信系統(tǒng)目標是應用于發(fā)射端和接收端的點對點通信。通??信場景如圖３－１所示，分為兩種：空間中衛(wèi)星之間的單向通信、衛(wèi)星與地面設(shè)備之??間的單向通信。這兩種場景均使用太赫茲頻段進行信息的傳輸，發(fā)射機和接收機??相對靜止，天線對準后才開始進行通信。??Ａ?ｉ?＾??星－星間通信｜星－地間通信??圖３－１星間點對點通彳目不意圖??論文設(shè)計的基帶數(shù)字通信系統(tǒng)和太赫茲模擬前端共同構(gòu)成整個太赫茲無線通??信系統(tǒng)。太赫茲模擬前端發(fā)射機直接輸入經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Ｄｉｇｉｔａｌ?ｔｏ?Ａｎａｌｏｇ??Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＤＡＣ）轉(zhuǎn)換的模擬波形，可以經(jīng)過模擬前端的多次混頻將物理層發(fā)出的??中頻信號搬移到以０．２２ＴＨＺ為中心頻率的頻段上發(fā)送。接收端天線與發(fā)射端天線??１１??

Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＡＤＣ）的采樣轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。太赫茲模擬前端和基帶系統(tǒng)分離，通??過有線同軸電纜連接，都位于衛(wèi)星內(nèi)通信部分，另外，通信傳輸?shù)囊曨l等業(yè)務(wù)數(shù)??據(jù)需要先進行采集再通過上位機傳輸?shù)綌?shù)字基帶部分。整個數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)如圖３－２??所示。??［＇???？…－：…涵五：……二＾－－：???Ｉ?｜數(shù)據(jù)丨Ｊ上位機丨Ｊ數(shù)字基丨Ｊｄａｃ信丨Ｊ太赫茲丨丨??｜?采集?封裝?帶處理?號轉(zhuǎn)換?調(diào)制??？?Ｉ??！?Ｉ??？?Ｉ??Ｌ?Ｊ??Ｉ?｜數(shù)據(jù)｜上位機匕｜數(shù)字基匕｜?ＡＰＣ信｜?｜太赫茲丨??ｊ顯示?接收?￣帶處理￣號轉(zhuǎn)換￣解調(diào)?ｉ??ｉ?接收機?Ｉ??■■畫＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■畫畫＿＿＿＿＿＿■圓＿＿＿＿＿＿＿＿＿■畫畫＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■■畫畫畫＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿??圖３－２太赫茲無線通信框架??在太赫茲系統(tǒng)發(fā)射部分，首先，使用多路攝像機采集大量數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)??據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸?shù)轿锢韺�，封裝完成的協(xié)議數(shù)據(jù)作為物理層的數(shù)據(jù)源經(jīng)過發(fā)??射機的信號處理以后，送入高速ＤＡＣ將其轉(zhuǎn)換成為模擬波形。這個發(fā)射信號經(jīng)過??太赫茲模擬前端混頻，被調(diào)制到以０．２２ＴＨＺ為中心的頻段。??太赫茲系統(tǒng)的接收機中，天線將接收到信號放大送給模擬部分，模擬前端把??０．２２ＴＨＺ太赫茲頻段的信號混頻到低頻段，然后高速ＡＤＣ對此信號進行采樣，通??過基帶接收機的數(shù)字信號處理，還原成為上層協(xié)議數(shù)據(jù)。再把這些數(shù)據(jù)使用萬兆??以太網(wǎng)傳輸給上位機

【參考文獻】：
期刊論文
[1]發(fā)展中國太赫茲高速通信技術(shù)與應用的思考[J]. 陳智,張雅鑫,李少謙.  中興通訊技術(shù). 2018(03)
[2]太赫茲波通信技術(shù)研究進展[J]. 楊鴻儒,李宏光.  應用光學. 2018(01)
[3]太赫茲技術(shù)在軍事和航天領(lǐng)域的應用[J]. 閔碧波,曾嫦娥,印欣,馬俊海.  太赫茲科學與電子信息學報. 2014(03)
[4]太赫茲技術(shù)在空間領(lǐng)域應用的探討[J]. 劉豐,朱忠博,崔萬照,劉江凡,席曉麗,鐘凱,姚建銓.  太赫茲科學與電子信息學報. 2013(06)
[5]太赫茲通信技術(shù)研究進展[J]. 顧立,譚智勇,曹俊誠.  物理. 2013(10)
[6]基于HITRAN的太赫茲波大氣吸收特性[J]. 盧昌勝,吳振森,李海英,林樂科,趙振維.  太赫茲科學與電子信息學報. 2013(03)
[7]太赫茲波及其常用源[J]. 楊鵬飛,姚建銓,邴丕彬,邸志剛.  激光與紅外. 2011(02)
[8]太赫茲技術(shù)及其應用[J]. 姚建銓.  重慶郵電大學學報(自然科學版). 2010(06)
[9]太赫茲技術(shù)的發(fā)展及在雷達和通訊系統(tǒng)中的應用（Ⅰ）[J]. 鄭新,劉超.  微波學報. 2010(06)
[10]太赫茲科學技術(shù)及其應用的新發(fā)展[J]. 劉盛綱,鐘任斌.  電子科技大學學報. 2009(05)

博士論文
[1]OFDM及認知OFDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉淑華.西安電子科技大學 2014

碩士論文
[1]基于FPGA的單載波頻域均衡系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陸瑤.哈爾濱工程大學 2016
[2]單載波頻域均衡的信道估計與均衡算法研究[D]. 吳輝.湖南大學 2011
[3]單載波頻域均衡系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D]. 江舟.同濟大學 2007
[4]單載波頻域均衡（SC-FDE）系統(tǒng)研究和實現(xiàn)[D]. 陳晨.浙江大學 2006



本文編號：3383055