0.14 THz 10 Gbps无线通信系统

太赫兹通信由于其固有的宽带特性,在Gbps以上的高速无线通信领域受到广泛关注。本文描述了一种工作在0.14 THz频段的无线通信系统,传输速率达10 Gbps。该系统基于超外差结构,中频采用数字信号处理技术进行16QAM高阶数字信号调制解调,依靠肖特基二极管次谐波混频技术实现从中频到太赫兹信号的频谱搬移。目前该系统已经通过了500 m 10 Gbps距离无线传输实验验证,通信频段为133.8 GHz～137.4 GHz,带宽3.6 GHz,发射功率0 dBm,传输误码率低于10-6。     

220GHz短程无线通信系统的设计与搭建

设计与搭建了工作在220GHz的短程无线模拟通信系统与数字通信系统,通信距离为0．6m。在模拟通信系统中,实现了音频信号（WAV格式）的实时传输与接收,达到了理想的播放效果。在数字通信系统中,实现了对文件（图片、音频、视频等）的加密、格雷编码、格雷解码与解密,由于受制于采集卡采样速率的硬件限制,实现的最大数据传输速率为1Mbit／s。     

THz wireless communication system based on wavelet transform

With a very wide frequency band not allocated at present, THz waves have many optimal characteristics such as high transmission rate, large capacity, and high security. The research of THz communication technology has become a hotspot in wireless communication. For THz wireless communications, it is crucial to study advanced electrical signal processing techniques. In this paper, in view of the shortcomings of traditional orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technology, we propose wavelet transform orthogonal multicarrier modulation method in THz system. In addition, we study THz channel coding technology to ensure that the THz wireless communication baseband system has better bit error rate (BER) performance and low computational complexity. Based on above, a THz wireless communication baseband system is conceived.     

正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

为解决多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,该文提出一种正交多载波降噪差分混沌移位键控(QMC-NR-DCSK)系统。在发送端,预定义载波用于发送参考信号,剩余M-1个不同中心频率的载波及其经正交调制技术后得到的频率相同但相位正交的载波都用于传输信息信号,此外,通过进一步引入Hilbert变换,将系统的频带利用率和传输速率提升为MC-DCSK系统的4倍。在接收端引入滑动平均滤波器的降噪操作降低了噪声的方差,从而改善了系统误码性能。推导了QMC-NR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果和理论分析表明：QMC-NR-DCSK系统能有效提升传输速率、带宽效率和误码性能,为该系统应用于多载波无线通信提供理论参考。     

Multi-Gbit/s 60 GHz Transceiver Analysis Using FDM Architecture and Six-Port Circuit

This paper presents an analysis and validation by advanced system simulation of compact and low-cost six-port transceivers for future wireless local area networks （WLANs） operating at millimeter-wave frequencies. To obtain realistic simulation results, a six-port model based on the measurement results of a fabricated V-band hybrid coupler, the core component, is used. A frequency-division multiplexing scheme is used by introducing four quadrature phase-shift keying （QPSK） channels in the wireless communication link. The data rate achieved is about 4 Gbit/s. The operating frequency is in the 60-64 GHz unlicensed band. Bit error rate （BER） results are presented, and a comparison is made between single-carrier and multicarrier architectures. The proposed wireless system can be considered an efficient candidate for millimeter-wave communication systems operating at quasi-optical data rates.     

基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统

为了有效解决太赫兹通信系统中信号难以调制,影响通信系统性能的问题,提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统。将要传递的伪随机不归零码与频率为10GHz的射频本振信号混频后调制到级联马赫-曾德尔调制器上,通过调节两个调制器的偏置电压,使其分别偏置在最大传输点和最小传输点上,得到的光载波信号经过光放大器放大,结合高非线性光纤的四波混频效应,利用相移布喇格光栅进行模式选择,经过光电转换后的太赫兹信号通过基带数据恢复,可以得出该太赫兹通信系统传输的误比特率。结果表明,基于级联马赫-曾德尔调制器结构可以将太赫兹信号的产生与调制结合到一起。该研究对太赫兹通信系统的实用化有一定借鉴意义。     

基于WiFi6的城轨车地通信综合承载系统—系统设计与现场测试

2018年10月，IEEE发布了最新的WiFi标准协议802.11ax(WiFi6)，它同时支持2.4 GHz和5 GHz频段，传输速率可达9.6 Gbit/s^[1]。WiFi6的横空出世引起大量技术人员的研究，目前，WiFi6已应用在智能家居、广电、矿井建设等领域，但在轨道交通领域屈指可数。本文设计了基于WiFi6的城市轨道交通车地通信综合承载系统，通过将WiFi6赋能轨道交通车地通信系统，可以解决城市轨道交通的各项生产业务间严重的争抢频率资源问题，并在大连地铁13号线进行全国第一个WiFi6系统的真实地铁线路测试。结果表明，所设计的WiFi6系统具有网络吞吐能力大，传输速率快，覆盖范围广等特点，能够满足轨道交通业务需求，同时能够为CCTV和PIS等业务提供有效的传输通道。     

太赫兹频段星地通信信道建模与仿真

太赫兹频段作为至今尚未被完全开发的超高通信频段,具有超大带宽等优点,将其应用于第五代（the 5th Generation,5G）、后五代（Beyond 5G,B5G）移动通信系统,除实现更高速率传输外,还可实现地面移动网络与卫星网络频谱资源的共享,有利于推动新一代空天地一体化通信网络建设.文章提出了一种适用于星地通信系统的太赫兹信道建模与仿真方法,分析了自由空间损耗、分子吸收损耗、云雾衰减、雨衰减及多普勒频移等太赫兹信道的影响因素,构建了星地太赫兹通信信道建模流程,并给出了分步骤信道参数的生成方法.通过数值仿真,对不同天气状况下传输距离和频率对传输信号的影响进行了分析,并基于所生成的信道响应对误码率进行评估,从而验证了所提出模型和方法的可用性.所提建模方法能够提供不同传输条件下的动态太赫兹信道响应数据,从而为今后太赫兹频段无线通信系统的设计与开发提供评估与测试依据.     

参数调制多载波雷达通信共享信号设计

雷达通信一体化是减少电子平台体积与电磁干扰的一种有效途径,而共享信号的研究是实现雷达通信一体化的关键技术。该文提出了一种基于Chirp信号的多载波雷达通信共享信号,其主载波采用唯一Chirp信号实现雷达功能,副载波通过改变调频率和初始频率参数组合的Chirp信号调制通信信息。分析了共享信号的模糊函数以及参数设计方法,并对其处理过程及系统性能进行了研究。仿真结果表明,该信号具有较低误码率和高稳健性特性,使用该共享信号可在微量降低雷达性能的前提下实现通信数据的传输。      

60GHz微带波导转换结构设计及其在通信集成前端中的应用

60 GHz无线通信技术具有非常宽的带宽,可以应用于超高速无线数据传输,已经成为第四代无线通信的重要组成部分,学术界和工业界对此投入了持续的关注。对60 GHz频段微带波导转换结构进行了设计,结果显示在57 GHz～64 GHz通信频率范围内,插入损耗小于1 dB,回波损耗小于-15 dB,达到了实用化要求。并利用MMIC芯片完成了60 GHz毫米波通信系统T/R模块的集成设计,对QPSK通信体制下的调制和解调信号进行了分析,验证了系统的可行性。     

太赫兹无线和有线融合通信技术的研究与展望

随着5G的移动互联及物联网相交织等新型业务的蓬勃发展,对未来通信系统传输容量、传输速度以及误码率等要求愈来愈高。介于毫米波与远红外光之间的太赫兹频段兼有微波和光波的特性,具有低量子能量、大带宽、良好的穿透性。近年来太赫兹通信系统成为研究热点之一,但太赫兹无线通信存在视距传播以及较大路径损耗缺点,太赫兹无线和有线融合传输则兼具两者优点。本文分析了光子太赫兹信号产生、光子太赫兹无线链路传输和光子太赫兹光纤链路传输过程中涉及的器件和技术,重点介绍了太赫兹有线传输的研究现状,并通过基于强度调制直接检测实现1.485 GBaud 350 GHz的1 m太赫兹光纤有线实时传输视频实验,展现了太赫兹有线传输巨大的发展潜力。     

正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

为解决多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,该文提出一种正交多载波降噪差分混沌移位键控(QMC-NR-DCSK)系统。在发送端,预定义载波用于发送参考信号,剩余M-1个不同中心频率的载波及其经正交调制技术后得到的频率相同但相位正交的载波都用于传输信息信号,此外,通过进一步引入Hilbert变换,将系统的频带利用率和传输速率提升为MC-DCSK系统的4倍。在接收端引入滑动平均滤波器的降噪操作降低了噪声的方差,从而改善了系统误码性能。推导了QMC-NR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果和理论分析表明:QMC-NR-DCSK系统能有效提升传输速率、带宽效率和误码性能,为该系统应用于多载波无线通信提供理论参考。     

无线多媒体通信的码分多址技术

本文介绍了多载波直扩码分多址技术，它的提出使大容量及高速率数据传输的移动、个人和多媒体通信系统更易实现。     

无线多媒体通信的码分多址技术

介绍了多载波直扩码分多址技术。它的提出使大容量及高速率数据传输的移动、个人和多媒体通信系统更易实现。     

基于分数阶Fourier变换的并行组合扩频Chirp水声通信系统研究

Chirp信号具有较大的时宽带宽积,因此具有较强的抗多普勒扩展的能力,近年来在水下通信环境中得到广泛应用。但由于水声信道带宽非常有限,而Chirp信号又是一种宽带的信号,因此水下多载波Chirp系统中的的通信速率一般较低。利用Chirp信号在分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)的最佳分数阶变换域的冲激特性,结合并行组合扩频(Parallel Combinatory Spread Spectrum,PCSS)技术,本文提出了一个基于FrFT的并行组合扩频Chirp水声通信系统。该系统的特点是:一方面充分利用Chirp信号的性质,在保证可靠性的同时,省去均衡环节,大大简化通信系统接收端结构;另一方面,通过并行组合多载波的选择方式有效提升了系统的速率,提高了系统的频带利用率。通过在计算机仿真和实验室水池实验验证了该系统的性能。     

一种应用于4G/5G频段的新型8×8频率可重构MIMO系统设计

文章提出一种可应用于4G/5G工作频段且应用分集技术解耦的8×8频率可重构MIMO系统。八天线阵列中包括4个可切换于2.6 GHz频段和3.5 GHz频段的频率可重构天线模块以及4个应用于3.5 GHz频段的5G模块。由于频率可重构技术的应用,该系统可满足网络传输速率等多种要求,进一步提高终端设备的空间利用率和系统应用的灵活性。文章给出了MIMO系统切换前后的S参数和包络相关系数等参数的计算结果,结果显示出多天线阵列的可应用性。     

Millimeter‐wave signal generation and transmission to multiple radio access units by employing nonlinearity of the optical link

Fifth‐generation communication demands seamless multi–giga‐bit per second data transmission in its small‐sized ultradense cells. The congestion‐free millimeter‐wave spectrum is the best option to be utilized for high data rate transmission. Generation and transmission of millimeter‐wave signals in the electrical domain is challenging mainly owing to bandwidth limitation of electronic components. Therefore, optical generation and transmission of these high‐frequency signals are a feasible option. In this work, we propose all‐optical millimeter‐wave signal generation and transmission in a centralized radio‐over‐fiber architecture. The proposed architecture performs all the major optical signal processing tasks at the central unit by eliminating the requirement of light sources and local oscillators at the multiple radio access units. Therefore, a potentially simplified and cost‐effective solution for fifth‐generation mobile networks is demonstrated through simulation results. Nonlinearity of the Mach‐Zehnder modulator and of a highly nonlinear dispersion‐shifted fiber is exploited to generate coherent optical carriers from a single centralized laser source instead of several separate laser sources. The coherent optical carriers are used to perform remote heterodyne detection at the radio access units and at the central unit to generate millimeter‐wave signals. Each of the four radio access units receives data from the central unit at a rate of 512 Mbps over two subcarrier multiplexed signals. Each of the radio access unit transmits the uplink data received from the mobile units at a rate of 128 Mbps and centered at a frequency of 25 GHz. It has been demonstrated through simulations that the proposed system gives acceptable bit error rate results.     

220GHz低噪声放大器研究

基于IHP锗硅BiCMOS工艺,研究和实现了两种220 GHz低噪声放大器电路,并将其应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。一种是220 GHz四级单端共基极低噪声放大电路,每级电路采用了共基极（Common Base, CB）电路结构,利用传输线和金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal, MIM)电容等无源电路元器件构成输入、输出和级间匹配网络。该低噪放电源的电压为1.8 V,功耗为25 mW,在220 GHz频点处实现了16 dB的增益,3 dB带宽达到了27 GHz。另一种是220 GHz四级共射共基差分低噪声放大电路,每级都采用共射共基的电路结构,放大器利用微带传输线和MIM电容构成每级的负载、Marchand-Balun、输入、输出和级间匹配网络等。该低噪放电源的电压为3 V,功耗为234 mW,在224 GHz频点实现了22 dB的增益,3 dB带宽超过6 GHz。这两个低噪声放大器可应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。     

310 GHz太赫兹通信系统设计

太赫兹波具有传输速率高、容量大、方向性好、抗干扰能力强等特点,由于大气损耗大和大功率源的缺乏,较适用于短距离无线通信。基于300 GHz频段的优良特性,设计了一种310 GHz太赫兹无线通信系统。通信链路基于美国亚毫米波与太赫兹产品制造公司(VDI)的谐波混频和超外差收发,系统主要由倍频器、功率放大器、滤波器和VDI次谐波混频器构成。根据链路预算搭建实际通信系统,仿真和实验结果证明：随着通信速率的升高,解调信号的失真逐渐增加。通信距离1 m条件下,系统能实现10 Gbps无误码传输,当速率达到11 Gbps时,误码率为5×10-6。     

WIFI多级桥接应急多媒体通信系统研究

聚焦北京地铁交通轨道应急抢险可视化通信与信号传输的应用领域，针对传统的有线通信系统存在的传输距离短、线路铺设灵活性差；无线通信系统中，无线自组网技术存在的收发单元间传输能力与适应性差；卫星与公网结合的通信系统存在的信号源不稳定等缺陷。提出了WIFI多级桥接应急多媒体通信系统架构，研究基于5.8GHz的WIFI多级接桥技术并研制相关设备，在无线自组网技术基础上，在传输能力与适应性方面进行了改进，能够有效适应远距离、遮挡及垂直差异存在的信号传输场景。提出采用广泛应用的公网4G信号构建通信系统，有效避免当车载基站作为信号源造成的不稳定性，当应急救援现场无4G信号覆盖时，结合WIFI多级桥接技术提供的网络传输保障功能，从而使得整体桥接与通信系统可满足所有的地铁抢险环境并实现相应功能要求。