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。     

140 GHz高速无线通信技术研究

太赫兹频段的宽带特性使得其在高速无线通信领域存在巨大的应用潜力,当前太赫兹通信存在的主要问题是辐射功率低、大气衰减严重及调制解调困难。该文在提出了基于肖特基二极管次谐波混频技术+16 QAM高速数字调制解调技术的太赫兹波超高速信息传输系统实现方案,该方案提高了太赫兹通信的频谱效率。并在国内首次实现了140 GHz无线通信实验系统,以实验方法验证了太赫兹信道的幅相失真特性完全满足高阶数字信号的传输要求。该系统在0.5 m距离上实现了10 Gbps无线传输实验和高清视频传输,辐射功率-3 dBm,系统误码率小于1e-6。     

140GHz高速无线通信技术研究

随着经济的发展以及互联网技术的进步,人们对于无线通信的速率要求越来越高。高速无线通信从传统的Mbps转变为Gbps已经成为一个研究热点之一,现阶段已经取得了较大的进步。目前140GHz高速无线通信技术主要存在的弱点是辐射功率不够高、调节调制过程中比较困难以及受到天气的影响较重等,本文将从太赫兹通信验证系统、光通信系统以及微波毫米波通信系统等角度出发,研究显示太赫兹通信验证系统对140GHz无线通信技术的应用前景比较广泛。     

220 GHz太赫兹全双工高速通信系统

针对未来高速无线通信系统的应用需求,介绍了太赫兹固态电路的特点,设计了一种基于太赫兹波导波正交模转换器(OMT)的太赫兹固态全双工通信系统。针对系统架构设计的关键技术及难点问题进行了详细说明。为了解决现有太赫兹通信系统单天线无法同时实现发射接收双重功能的难题,提出了太赫兹全双工通信系统的新型架构,并对核心电路220 GHz太赫兹波导波正交模转换器和220 GHz太赫兹分谐波混频器进行了精确建模和仿真,阐述了太赫兹全双工通信系统的工作原理,证明了系统设计的合理性。     

石墨烯太赫兹调制器及330 GHz无线通信系统

现有太赫兹无线通信系统通常采用微波倍频或直接调源的方式。本文从太赫兹波空间调制技术出发,研究了一种基于直接调制技术的太赫兹无线通信系统。重点探索了一种基于石墨烯/半导体硅的复合结构(GOS),研究出调制速率达到1 MHz,调制深度50%以上,工作频带覆盖0.2 THz~2 THz频段的新型全光学太赫兹调制器。在此基础上,构建了330 GHz载波频率的太赫兹无线通信系统,实现了1 Mbps的通信速率。     

微型化太赫兹集成器件的前沿技术进展

针对国际上太赫兹器件技术进展予以概括和分析,提炼出共振隧穿二极管、单向载流子传输光电二极管2种可行的小型化器件方案。在材料生长和器件结构方面分析了太赫兹波的产生原理和难点,在系统应用方面解释了短距离高速通信的实用案例。目前,采用共振隧穿二极管已实现2.5 Gbps速率的300 GHz无线通信演示实验,采用单向载流子传输光电二极管在该频点下实现了12.5 Gbps的无线通信实验。     

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。     

基于Lambertian模型的星间太赫兹通信信道特性分析

随着数据传输速率的不断增长,6G无线通信系统需要采用新的频谱资源.太赫兹频段因其具有高带宽、高速率等特点,在未来的无线通信领域具有极大的优势.另一方面,为了应对未来无线通信网络全球覆盖的要求,6G通信网络需要集成地面通信网络和空间通信网络.本文利用射线追踪理论,对太赫兹频段的星间通信链路的确定性信道模型进行了研究.由于...     

基于肖特基二极管单片集成芯片的340GHz收发链路

针对太赫兹通信及成像等系统对高集成度射频收发链路的需求,在自主研制的太赫兹肖特基二极管的基础上,建立了器件的精确模型,设计并制备出基于二极管的倍频/混频单片集成芯片,解决了传统二极管装配难度大、一致性差的难题,提高了器件的性能。成功研制出170 GHz、340 GHz倍频器和340 GHz混频器模块,并且开发出集成化的340 GHz发射与接收链路。发射端一体化模块实现了342 GHz功率为22 mW的输出,接收端一体化模块实现了330～350 GHz单边带变频损耗在10 dB上下。该模块的开发为未来太赫兹通信及成像技术的应用奠定基础。     

高速无线通信技术研究综述

随着多个领域对无线通信的速率要求越来越高,从几百Mbps到几十Gbps,高速无线通信成为通信技术的一个前沿研究热点,并取得了重要的研究进展。详细介绍了微波毫米波通信系统、光通信系统和太赫兹通信系统3类主要的高速无线通信系统各自的研究现状及取得的成果,分析了它们采用的技术路线,并比较了各系统的优缺点,其中重点关注了它们各自采用的调制解调方式,最后展望了高速无线通信技术进一步的研究方向。     

基于混频偏置合成的高速太赫兹无线通信系统

提出一种基于载波抑制混频与载波偏置功率合成的高速太赫兹无线通信方案。发射端利用载波抑制混频器和载波偏置功率合成在140 GHz载波上实现了开关键控(OOK)调制;接收端利用包络检波接收器进行检波接收。分别开展了不同混频本振功率及偏置功率下的检波响应实验、不同基带信号功率及偏置功率下的检波响应实验,以及不同输入功率下的检波响应实验。实验结果对OOK调制器设计,以及OOK类通信系统的优化均具有较好的指导意义。最后,利用优化的系统参数在70 cm距离上实现了140 GHz, 16 Gbps的无线通信,系统误码率(BER)优于10-5。     

Gbps试验系统中高速串行接口的设计与实现

介绍Gbps无线通信试验系统中高速串行数据接口的设计与实现。按照Gbps无线通信试验系统对高速串行数据的传输要求,数据传输速率超过1 Gb/s,在基于Xilinx IP core技术上对单板上的FPGA进行逻辑设计,实现了符合系统要求的高速串行数据接口。在系统实际调试中,通过ATCA机箱背板进行数据传输,获得了高达Gbps的数据吞吐速率且传输误码率低于10-14。     

Gbps无线传输关键技术及试验验证系统

面向IMT-Advanced系统高达Gbps的无线传输速率需求,本文针对Gbps无线传输关键技术及其实现进行了有效研究。本文介绍了所提出的Gbps无线传输技术的空中接口参数、帧协议、无线链路及物理层关键技术,引进了硬件平台与试验验证系统。多项研究成果以标准提案的形式被国际、国内标准组织接纳,并在Gbps试验验证系统上取得重要进展,实现了Gbps无线传输,演示了未来移动通信系统的典型业务,推动了我国4G移动通信技术研究的发展。     

色散平坦光纤中的高速率PM-16QAM信号传输研究

提出了一种高速率、偏振复用、正交幅度调制信号的色散平坦光纤传输系统,传输速率分别为160 Gbps和256 Gbps,调制格式为PM-16QAM。实验研究了色散平坦光纤链路系统的传输特性,并分别与非零色散位移光纤和标准单模光纤链路传输特性做了比较。实验结果表明,较低输入光功率情况下,PM-16QAM信号在160 Gbps传输50 km时,经色散平坦光纤传输后的误差矢量幅度EVM优于经非零色散位移光纤传输情况0.5%,比特误码率BER优于非零色散位移光纤传输情况两个数量级;色散平坦光纤链路能更好地衰减旁瓣噪声;256 Gbps传输50 km和75 km时,仅在色散平坦光纤链路传输后可以较好地解调出信号;传输距离越长,保持较好特性时输入光功率范围越小。对比160 Gbps和256 Gbps情况,高速率PM-16QAM信号在色散平坦光纤链路的传输特性优于非零色散位移光纤和标准单模光纤链路的传输特性,传输速率越高、传输距离越长效果越明显。     

水下无线光自动对准系统的设计与实现

水下无线光通信(UOWC)具有保密性好、容量大、传输速度快等优点,可应用于水下信息传输、资源勘查等领域,通信链路的快速建立和持续稳定是水下无线光通信实际应用的基本条件。在平台扰动和海水信道杂质干扰的条件下,如何实现远距离的快速对准是水下无线光通信必须解决的问题。针对水下无线光通信过程中系统发射端和接收端之间的链路由于干扰问题引起底层平台不断移动而无法对准的问题,搭建了一个基于激光二极管(LD)的水下无线光自动对准系统,该系统具有自动对准控制的特点,即系统在底层平台移动的情况下,依然可以实现链路的对准。     

Pulse-level beam-switching for terahertz networks

Communication in Terahertz (THz) band is envisioned as a promising technology to meet the ever-growing data rate demand, and to enable new applications in both nano-scale and macro-scale wireless paradigms. In this study, we propose the first system-level design that is suitable for THz communication in macro-scale range with 100+ Gbps data rate. The design is based on the proposed terahertz pulse-level beam-switching with energy control (TRPLE), and motivated by the rise in Graphene-based electronics, which include not only compact generator and detector for pulse communication, but also the capability of beam scanning aided with nano-antenna-arrays. The very high path loss seen in THz wireless channel requires the use of narrow beam to reach longer transmission ranges. On the other hand, impulse radio that emits femtosecond-long pulses allows the beam direction to steer at pulse-level, rather than at packet-level. For TRPLE, we mathematically analyze the data rate for an arbitrary wireless link under the THz channel characteristics and the energy modulation scheme. Then, a novel optimization model is formulated to solve the parameters of the inter-pulse separation and the inter-symbol separation, in order to maximize the data rate while meeting the interference requirement. With the optimization, the data rate of 167 Gbps is shown achievable for most users in 20-m range. A MAC protocol framework is then presented to harness the benefits of the pulse separation optimization.

     

Performance Analysis of Free Space Optical Networks Using the Beta-Average Recursive Estimator

The present paper aims to investigate and analyze the performance of a point-to-point optical network under a free-space optical (FSO) communication system. Free-space optical communication is a sophisticated technique that has been employed as a channel model of optical wireless communication to transfer large amounts of data at high speeds. However, two important issues, that could affect the source of the FSO link, have been added. The first one is related to chromatic dispersion which is attributed to the chirping phenomenon of the optical signal; the second issue concerns the secondary jamming power that can be generated by some Radio Frequencies from base stations. It is important to note that the effects of atmospheric turbulence, misalignment fading, and atmospheric attenuation as well as geometric losses were also taken into account. The purpose of this research work is to overcome these effects, in order to increase the data transmission rate from 1.25 to 50 Gbps in the proposed system. Consequently, a very efficient solution is suggested to correct these problems and to make the FSO link more reliable using the Beta-Average Recursive Estimator. In addition, the numerical results obtained are presented for the purpose of validating our proposal through the evaluation of the performance of a transmission link in terms of the bit error rate and Q-factor. In the end, the resulting conclusions are listed, explained and discussed.

     

The Research on 220GHz Multicarrier High-Speed Communication System

This paper presents our investigation into a 220 GHz multicarrier highspeed communication system based on solid state transceivers.The proposed system has eased the demand of high sampling rate analog-to-digital converter(ADC)by providing several signal carriers in microwave band and converting them to 220 GHz channel.The system consists of a set of 220 GHz solid-state transceiver with 2 signal carriers,two basebands for 4 GSPS ADCs.It has achieved 12.8 Gbps rate real-time signal transmission using 16QAM modulation over a distance of 20 m without any other auxiliary equipment or test instruments.The baseband algorithm overcomes the problem of frequency difference generates by non-coherent structure,which guarantees the feasibility of long-distance transmission application.Most importantly,the proposed system has already carried out multi-channel 8K video parallel transmission through switch equipment,which shows the multicarrier high-speed communication system in submillimeter wave has great application prospects.To the best of the authors’knowledge,this is the first all-solid-state electronics multicarrier communication system in submillimeter and terahertz band.