太赫兹无线通信数字基带验证
发布时间：2021-09-04 09:58
太赫兹无线通信作为未来通信技术发展的重要方向,为解决当前频谱资源紧缺和现今无线通信速率需求高等问题提供了有效途径。如何提升太赫兹无线通信物理层数据速率,是长期以来研究的热点问题。论文以太赫兹无线通信为前提,对数字基带的波形设计进行研究,并通过硬件实现和测试对其进行了完备的验证。论文主要工作如下:第一,对太赫兹无线通信的基带波形需求进行分析。以星间和星地间点对点通信为业务场景,面向太赫兹通信高速率的需求,提出了基带并行处理的设想;结合系统对信号峰均比的要求,确定了使用SC-FDE技术作为数字基带处理方案;面向太赫兹无线通信中的特点分析了信道特性,其信道主要受到大频率偏移和带内波动的影响。上述分析为数字基带的具体设计指明了方向。第二,对太赫兹无线通信物理层进行链路设计和仿真。针对太赫兹通信设计了串行帧结构,根据串行帧结构和数据速率设计了并行数字信号处理方案;然后面向并行结构和太赫兹通信要求设计了发射端处理方案,以并行结构和太赫兹信道的特殊性为背景设计了接收端处理特殊结构和方法;最后通过模拟太赫兹信道带内波动较大的特性对系统进行了仿真,得到了三种调制方式的性能曲线。第三,使用软件无线电平台完...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１太赫兹波吸收能力曲线??
３．２应用场景需求与分析??本文所研究的基带通信系统目标是应用于发射端和接收端的点对点通信。通??信场景如图３－１所示，分为两种：空间中卫星之间的单向通信、卫星与地面设备之??间的单向通信。这两种场景均使用太赫兹频段进行信息的传输，发射机和接收机??相对静止，天线对准后才开始进行通信。??Ａ?ｉ?＾??星－星间通信｜星－地间通信??图３－１星间点对点通彳目不意图??论文设计的基带数字通信系统和太赫兹模拟前端共同构成整个太赫兹无线通??信系统。太赫兹模拟前端发射机直接输入经过数模转换器（Ｄｉｇｉｔａｌ?ｔｏ?Ａｎａｌｏｇ??Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＤＡＣ）转换的模拟波形，可以经过模拟前端的多次混频将物理层发出的??中频信号搬移到以０．２２ＴＨＺ为中心频率的频段上发送。接收端天线与发射端天线??１１??
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＡＤＣ）的采样转换成为数字信号。太赫兹模拟前端和基带系统分离，通??过有线同轴电缆连接，都位于卫星内通信部分，另外，通信传输的视频等业务数??据需要先进行采集再通过上位机传输到数字基带部分。整个数据传输结构如图３－２??所示。??［＇???？…－：…涵五：……二＾－－：???Ｉ?｜数据丨Ｊ上位机丨Ｊ数字基丨Ｊｄａｃ信丨Ｊ太赫兹丨丨??｜?采集?封装?带处理?号转换?调制??？?Ｉ??！?Ｉ??？?Ｉ??Ｌ?Ｊ??Ｉ?｜数据｜上位机匕｜数字基匕｜?ＡＰＣ信｜?｜太赫兹丨??ｊ显示?接收?￣带处理￣号转换￣解调?ｉ??ｉ?接收机?Ｉ??■■画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■画画＿＿＿＿＿＿■圓＿＿＿＿＿＿＿＿＿■画画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■■画画画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿??图３－２太赫兹无线通信框架??在太赫兹系统发射部分，首先，使用多路摄像机采集大量数据，然后这些数??据通过网络协议传输到物理层，封装完成的协议数据作为物理层的数据源经过发??射机的信号处理以后，送入高速ＤＡＣ将其转换成为模拟波形。这个发射信号经过??太赫兹模拟前端混频，被调制到以０．２２ＴＨＺ为中心的频段。??太赫兹系统的接收机中，天线将接收到信号放大送给模拟部分，模拟前端把??０．２２ＴＨＺ太赫兹频段的信号混频到低频段，然后高速ＡＤＣ对此信号进行采样，通??过基带接收机的数字信号处理，还原成为上层协议数据。再把这些数据使用万兆??以太网传输给上位机
【参考文献】：
期刊论文
[1]发展中国太赫兹高速通信技术与应用的思考[J]. 陈智,张雅鑫,李少谦. 中兴通讯技术. 2018(03)
[2]太赫兹波通信技术研究进展[J]. 杨鸿儒,李宏光. 应用光学. 2018(01)
[3]太赫兹技术在军事和航天领域的应用[J]. 闵碧波,曾嫦娥,印欣,马俊海. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(03)
[4]太赫兹技术在空间领域应用的探讨[J]. 刘丰,朱忠博,崔万照,刘江凡,席晓丽,钟凯,姚建铨. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(06)
[5]太赫兹通信技术研究进展[J]. 顾立,谭智勇,曹俊诚. 物理. 2013(10)
[6]基于HITRAN的太赫兹波大气吸收特性[J]. 卢昌胜,吴振森,李海英,林乐科,赵振维. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(03)
[7]太赫兹波及其常用源[J]. 杨鹏飞,姚建铨,邴丕彬,邸志刚. 激光与红外. 2011(02)
[8]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[9]太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用（Ⅰ）[J]. 郑新,刘超. 微波学报. 2010(06)
[10]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌. 电子科技大学学报. 2009(05)
博士论文
[1]OFDM及认知OFDM系统关键技术研究[D]. 刘淑华.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]基于FPGA的单载波频域均衡系统设计与实现[D]. 陆瑶.哈尔滨工程大学 2016
[2]单载波频域均衡的信道估计与均衡算法研究[D]. 吴辉.湖南大学 2011
[3]单载波频域均衡系统中关键技术的研究与实现[D]. 江舟.同济大学 2007
[4]单载波频域均衡（SC-FDE）系统研究和实现[D]. 陈晨.浙江大学 2006
本文编号：3383055
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１太赫兹波吸收能力曲线??
３．２应用场景需求与分析??本文所研究的基带通信系统目标是应用于发射端和接收端的点对点通信。通??信场景如图３－１所示，分为两种：空间中卫星之间的单向通信、卫星与地面设备之??间的单向通信。这两种场景均使用太赫兹频段进行信息的传输，发射机和接收机??相对静止，天线对准后才开始进行通信。??Ａ?ｉ?＾??星－星间通信｜星－地间通信??图３－１星间点对点通彳目不意图??论文设计的基带数字通信系统和太赫兹模拟前端共同构成整个太赫兹无线通??信系统。太赫兹模拟前端发射机直接输入经过数模转换器（Ｄｉｇｉｔａｌ?ｔｏ?Ａｎａｌｏｇ??Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＤＡＣ）转换的模拟波形，可以经过模拟前端的多次混频将物理层发出的??中频信号搬移到以０．２２ＴＨＺ为中心频率的频段上发送。接收端天线与发射端天线??１１??
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＡＤＣ）的采样转换成为数字信号。太赫兹模拟前端和基带系统分离，通??过有线同轴电缆连接，都位于卫星内通信部分，另外，通信传输的视频等业务数??据需要先进行采集再通过上位机传输到数字基带部分。整个数据传输结构如图３－２??所示。??［＇???？…－：…涵五：……二＾－－：???Ｉ?｜数据丨Ｊ上位机丨Ｊ数字基丨Ｊｄａｃ信丨Ｊ太赫兹丨丨??｜?采集?封装?带处理?号转换?调制??？?Ｉ??！?Ｉ??？?Ｉ??Ｌ?Ｊ??Ｉ?｜数据｜上位机匕｜数字基匕｜?ＡＰＣ信｜?｜太赫兹丨??ｊ显示?接收?￣带处理￣号转换￣解调?ｉ??ｉ?接收机?Ｉ??■■画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■画画＿＿＿＿＿＿■圓＿＿＿＿＿＿＿＿＿■画画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■■画画画＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿??图３－２太赫兹无线通信框架??在太赫兹系统发射部分，首先，使用多路摄像机采集大量数据，然后这些数??据通过网络协议传输到物理层，封装完成的协议数据作为物理层的数据源经过发??射机的信号处理以后，送入高速ＤＡＣ将其转换成为模拟波形。这个发射信号经过??太赫兹模拟前端混频，被调制到以０．２２ＴＨＺ为中心的频段。??太赫兹系统的接收机中，天线将接收到信号放大送给模拟部分，模拟前端把??０．２２ＴＨＺ太赫兹频段的信号混频到低频段，然后高速ＡＤＣ对此信号进行采样，通??过基带接收机的数字信号处理，还原成为上层协议数据。再把这些数据使用万兆??以太网传输给上位机
【参考文献】：
期刊论文
[1]发展中国太赫兹高速通信技术与应用的思考[J]. 陈智,张雅鑫,李少谦. 中兴通讯技术. 2018(03)
[2]太赫兹波通信技术研究进展[J]. 杨鸿儒,李宏光. 应用光学. 2018(01)
[3]太赫兹技术在军事和航天领域的应用[J]. 闵碧波,曾嫦娥,印欣,马俊海. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(03)
[4]太赫兹技术在空间领域应用的探讨[J]. 刘丰,朱忠博,崔万照,刘江凡,席晓丽,钟凯,姚建铨. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(06)
[5]太赫兹通信技术研究进展[J]. 顾立,谭智勇,曹俊诚. 物理. 2013(10)
[6]基于HITRAN的太赫兹波大气吸收特性[J]. 卢昌胜,吴振森,李海英,林乐科,赵振维. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(03)
[7]太赫兹波及其常用源[J]. 杨鹏飞,姚建铨,邴丕彬,邸志刚. 激光与红外. 2011(02)
[8]太赫兹技术及其应用[J]. 姚建铨. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(06)
[9]太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用（Ⅰ）[J]. 郑新,刘超. 微波学报. 2010(06)
[10]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌. 电子科技大学学报. 2009(05)
博士论文
[1]OFDM及认知OFDM系统关键技术研究[D]. 刘淑华.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]基于FPGA的单载波频域均衡系统设计与实现[D]. 陆瑶.哈尔滨工程大学 2016
[2]单载波频域均衡的信道估计与均衡算法研究[D]. 吴辉.湖南大学 2011
[3]单载波频域均衡系统中关键技术的研究与实现[D]. 江舟.同济大学 2007
[4]单载波频域均衡（SC-FDE）系统研究和实现[D]. 陈晨.浙江大学 2006
本文编号：3383055
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