本發(fā)明涉及太赫茲通信，特別是一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在6g發(fā)展愿景和技術(shù)路線(xiàn)上，太赫茲通信被普遍認(rèn)為是未來(lái)6g移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心組成部分，而光子輔助的太赫茲通信系統(tǒng)(即：光子太赫茲通信系統(tǒng))，憑借其光纖與太赫茲鏈路無(wú)縫融合的能力，并兼具大容量和超帶寬的優(yōu)勢(shì)，日益成為研究的焦點(diǎn)。光子輔助太赫茲通信系統(tǒng)采用光外差拍頻的方式(即耦合信號(hào)光與本振光一起送入光電探測(cè)器進(jìn)行拍頻)來(lái)產(chǎn)生太赫茲信號(hào)，信號(hào)頻率可調(diào)節(jié)范圍覆蓋整個(gè)太赫茲頻段，頻譜資源利用率較高，它在未來(lái)的大容量通信、星間通信、天地一體化通信中具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、然而，對(duì)于傳統(tǒng)的光子輔助太赫茲通信系統(tǒng)，在進(jìn)行光外差拍頻時(shí)，需要著重關(guān)注兩束光之間的偏振對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。信號(hào)光在傳輸過(guò)程中會(huì)由于光纖傳輸、機(jī)械應(yīng)力、溫度變化等因素導(dǎo)致與本振光之間出現(xiàn)偏振失配，進(jìn)入耦合器時(shí)會(huì)與本振光方向產(chǎn)生角度偏差，使得產(chǎn)生的太赫茲信號(hào)功率退化，從而產(chǎn)生偏振敏感問(wèn)題(如圖2中的(a)所示)，甚至在極端情況下，當(dāng)兩束光正交，拍頻產(chǎn)生的太赫茲信號(hào)功率會(huì)全部損失，無(wú)法攜帶任何有效信息。因此，在當(dāng)前的通信系統(tǒng)架構(gòu)層面，不可避免地需要使用偏振控制器或偏振跟蹤算法來(lái)主動(dòng)控制信號(hào)的偏振狀態(tài)與本振光方向一致，或采用偏振分集光外差檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)保持系統(tǒng)性能，解決偏振敏感問(wèn)題。

3、雖然上述兩種方法可以解決偏振敏感問(wèn)題，但是偏振控制器的應(yīng)用無(wú)法保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性，需要人工實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)偏振狀態(tài)，并不能一勞永逸，偏振跟蹤算法通常涉及復(fù)雜的跟蹤算法流程和反饋機(jī)制，會(huì)顯著增加系統(tǒng)復(fù)雜性、降低系統(tǒng)魯棒性；而偏振分集光外差檢測(cè)系統(tǒng)需要引入額外的光學(xué)器件(如偏振分束器、光耦合器等)，不僅會(huì)增加系統(tǒng)成本，而且會(huì)降低光探測(cè)靈敏度。因此，在當(dāng)前的光子輔助太赫茲通信系統(tǒng)中，迫切需要一種復(fù)雜度低、成本效益高的偏振不敏感解決方案，以提高系統(tǒng)的可靠性和可操作性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信方法及系統(tǒng)，基于alamouti編碼技術(shù)，同時(shí)結(jié)合所提出的基于偏振無(wú)關(guān)理論的alamouti-多輸入多輸出(alamouti-mimo)解碼算法，本發(fā)明可在不使用任何主動(dòng)偏振控制手段，或不引入額外光學(xué)器件的情況下，實(shí)現(xiàn)太赫茲信號(hào)的偏振不敏感傳輸，簡(jiǎn)化通信系統(tǒng)的同時(shí)保持通信性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的可靠性和可操作性，從而支持低復(fù)雜度、低成本的偏振不敏感光子輔助太赫茲通信。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

3、根據(jù)本發(fā)明提出的一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信方法，包括：

4、將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)流映射為原始矢量信號(hào)，再將原始矢量信號(hào)經(jīng)alamouti編碼生成兩路信號(hào)，這兩路信號(hào)經(jīng)過(guò)雙偏振iq調(diào)制器產(chǎn)生雙偏振信號(hào)；

5、雙偏振信號(hào)與本振光信號(hào)耦合后經(jīng)過(guò)光外差拍頻產(chǎn)生太赫茲信號(hào)；

6、太赫茲信號(hào)匯聚后與射頻信號(hào)進(jìn)行混頻，實(shí)現(xiàn)太赫茲信號(hào)的下變頻，得到中頻信號(hào)；

7、將采集到的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)下變頻、匹配濾波、載波相位恢復(fù)，得到校正信號(hào)；

8、根據(jù)校正信號(hào)，采用alamouti-mimo解碼方法得到傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)流；其中，alamouti-mimo解碼方法包括：

9、將校正信號(hào)進(jìn)行奇偶數(shù)據(jù)塊分離，得到奇數(shù)塊信號(hào)和偶數(shù)塊信號(hào)；將偶數(shù)塊信號(hào)取共軛、并將其和奇數(shù)塊信號(hào)一起采用volterra-mimo均衡方法恢復(fù)出原始矢量信號(hào)，并解映射得到傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)流。

10、一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信系統(tǒng)，包括：

11、光發(fā)射機(jī)，用于將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)流映射為原始矢量信號(hào)，再將原始矢量信號(hào)經(jīng)alamouti編碼生成兩路信號(hào)，這兩路信號(hào)經(jīng)過(guò)雙偏振iq調(diào)制器產(chǎn)生雙偏振信號(hào)，雙偏振信號(hào)輸出至光-無(wú)線(xiàn)轉(zhuǎn)換模塊；

12、光-無(wú)線(xiàn)轉(zhuǎn)換模塊，用于將雙偏振信號(hào)與本振光信號(hào)耦合后經(jīng)過(guò)光外差拍頻產(chǎn)生太赫茲信號(hào)，太赫茲信號(hào)輸出至太赫茲無(wú)線(xiàn)接收機(jī)；

13、太赫茲無(wú)線(xiàn)接收機(jī)，用于將太赫茲信號(hào)匯聚后與射頻信號(hào)進(jìn)行混頻，實(shí)現(xiàn)太赫茲信號(hào)的下變頻，得到中頻信號(hào)并將其輸出至處理模塊；

14、處理模塊，用于將采集到的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)下變頻、匹配濾波、載波相位恢復(fù)，得到校正信號(hào)，將校正信號(hào)進(jìn)行奇偶數(shù)據(jù)塊分離，得到奇數(shù)塊信號(hào)和偶數(shù)塊信號(hào)；將偶數(shù)塊信號(hào)取共軛、并將其和奇數(shù)塊信號(hào)一起采用volterra-mimo均衡方法恢復(fù)出原始矢量信號(hào)，并解映射得到傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)流。

15、作為本發(fā)明所述的一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化方案，在光-無(wú)線(xiàn)轉(zhuǎn)換模塊，基于alamouti編碼產(chǎn)生的雙偏振信號(hào)與本振光信號(hào)耦合后經(jīng)過(guò)光外差拍頻產(chǎn)生太赫茲信號(hào)，由太赫茲低噪放大器放大后經(jīng)過(guò)高增益天線(xiàn)發(fā)射，完成光向太赫茲無(wú)線(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)由無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸至太赫茲無(wú)線(xiàn)接收機(jī)中。

16、作為本發(fā)明所述的一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化方案，在太赫茲無(wú)線(xiàn)接收機(jī)中，太赫茲信號(hào)被匯聚后由號(hào)角天線(xiàn)接收，再通過(guò)低噪聲放大器放大后和倍頻的射頻信號(hào)一起在太赫茲混頻器中進(jìn)行混頻，實(shí)現(xiàn)太赫茲信號(hào)的下變頻，得到中頻信號(hào)，中頻信號(hào)再由電放大器放大后輸入至處理模塊。

17、作為本發(fā)明所述的一種偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化方案，處理模塊包括接收端信號(hào)采集模塊、下變頻模塊、匹配濾波模塊、載波相位恢復(fù)模塊、奇偶數(shù)據(jù)分離模塊、偶數(shù)塊信號(hào)共軛模塊、volterra-mimo均衡模塊、和信號(hào)解映射模塊；

18、接收端信號(hào)采集模塊，用于采集經(jīng)過(guò)電放大器放大的中頻信號(hào)；

19、下變頻模塊，用于將中頻信號(hào)變頻到基帶，輸出基帶信號(hào)至匹配濾波模塊；

20、匹配濾波模塊、載波相位恢復(fù)模塊，用于對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波、載波相位恢復(fù)，得到校正信號(hào)；

21、奇偶數(shù)據(jù)分離模塊，用于將校正信號(hào)進(jìn)行奇偶數(shù)據(jù)塊分離，得到奇數(shù)塊信號(hào)和偶數(shù)塊信號(hào)；

22、偶數(shù)塊信號(hào)共軛模塊，用于將偶數(shù)塊信號(hào)取共軛、并將其和奇數(shù)塊信號(hào)一起作為volterra-mimo均衡模塊的兩個(gè)輸入；

23、volterra-mimo均衡模塊，用于采用線(xiàn)性均衡的方法恢復(fù)出原始矢量信號(hào)，原始矢量信號(hào)輸出至信號(hào)解映射模塊；

24、信號(hào)解映射模塊，用于對(duì)原始矢量信號(hào)解映射，得到傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)流。

25、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

26、(1)一方面，本發(fā)明提出的偏振無(wú)關(guān)相干檢測(cè)光子太赫茲通信系統(tǒng)，可以在不同偏振狀態(tài)下通過(guò)所設(shè)計(jì)的alamouti-mimo解碼算法實(shí)現(xiàn)信號(hào)解碼，恢復(fù)出原始矢量信號(hào)。

27、(2)本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)傳輸?shù)幕A(chǔ)上簡(jiǎn)化了相干檢測(cè)光子太赫茲通信方案，系統(tǒng)發(fā)射端僅需要一組光電探測(cè)器，且不再需要額外的偏振相關(guān)器件(如偏振控制器、偏振分束器等)，降低系統(tǒng)成本，提高接收靈敏度。該方案不再需要考慮系統(tǒng)的偏振狀態(tài)，能保持系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下的性能，具有較高的穩(wěn)定性和魯棒性，可以很好地適應(yīng)未來(lái)長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)的發(fā)展。