基于140GHz高速无线通信技术分析

发表时间:2019/8/15   来源:《信息技术时代》2018年12期   作者:赵金保
[导读] 如今,随着社会的不断发展,人们在生活中也应用到了更多的互联网技术,因此,对互联网技术的要求也是越来越高。对互联网技术中的无线通信的速度要求也是越拉越高。随着互联网技术的发展,高速无线通信技术的研究也取得了很大的进步。但目前来说,140GHz高速无线通信技术还存在着辐射功率低以及较复杂的调节调制过程的缺点

32137部队,河北省 张家口市 075000

摘要:如今,随着社会的不断发展,人们在生活中也应用到了更多的互联网技术,因此,对互联网技术的要求也是越来越高。对互联网技术中的无线通信的速度要求也是越拉越高。随着互联网技术的发展,高速无线通信技术的研究也取得了很大的进步。但目前来说,140GHz高速无线通信技术还存在着辐射功率低以及较复杂的调节调制过程的缺点,同时受到天气影响,高速无线通信的过程也会受到一定程度的影响。本篇文章通过对太赫兹通信验证系统、光通信验证系统以及微波毫米波通信系统的研究分析,结果发现太赫兹通信验证系统在140GHz无线通信技术的应用中最为广泛。

关键词:高速;无线通信技术;太赫兹通信验证系统

 


前言

如今随着人们生活节奏的不断提高,人们对信息传输速度的要求也是越来越高。对于不同领域要求的高低也是不同的。据相关数据显示,2011年激光雷达的传输速率为160Mbps,而随着技术的不断提高,预计到2022年激光雷达的传输速率将达到2Gbps以上。同时,根据美国国家航空航天局的相关数据表明,无线数据传输的速率将从2008年的900Mbps提升到2022年的120Gbps。同时,将来为了满足人们对无线传输速度的更高要求,近来我们也需要投入更多的人力和物力在无线传输速率方面进行研究,以达到更高的无线传输速率。

一、微波毫米波通信系统

最开始对微波毫米波通信系统无线数据传输的研究是在1970年由外国人发起的,对年以来也已经取得了相当成功的研究成果。在数据传输方面美国采取的是卫星数字处理技术,该项技术是由40124MHz组成,能够提供更多的通信容量。

二、光通信系统

在光通信系统中,无线光通信技术和光纤通信技术在优点方面是相同的,不同的是二者传播的媒介不同。无线光通信是在激光通信之后出现的一种新的通信方式,但在后来的光纤通信技术得到更好的发展之后,无线光通信技术受到天气影响的问题便日渐凸显。无线光技术也只能在晴朗天气或者小雨的情况下使用,遇到恶劣天气,无线光通信的传输质量就会直线下降。同时,根据最新的研究结果显示,因为现阶段无线光通信系统的配件设施问题,无线光通信系统在传输距离小于一千米的情况下,其传输质量才能达到最高水平,因此目前无线光通信系统还不适合应用到商业营运中。

三、太赫兹通信验证系统

太赫兹波作为一种电磁波,其波长范围是3mm~30μm,频率范围是0.1~10THz,从太赫兹波发现到现在,一共经历了三个阶段。如今,科研人员在太赫兹波的研究方面有了新的突破,就是准备将量子理论和电磁理论相结合,组成一种新的太赫兹物力理论,如果这项研究取得成功,则能够大大提高太赫兹源的传输功率和传输效率。

目前,太赫兹通信系统所采用的都是ASK调制,这种调制方式最好的作用就是使得太赫兹通信系统变的更加简洁,但相对应的是同时也降低了整个系统的频谱效率,最终也严重影响到了太赫兹通信系统的传输速率,导致数字通信中的信道失真补偿不能使用。随着技术水平的不断提高,16QAM高速数字调节技术的提出,则有效提高了频谱效率,更好的利用了宽带,同时,16QAM高速数字调节技术,在提高频谱效率的基础上,也满足了电真空器件在工作中的基本要求,弥补了太赫兹通信系统的不足,大大提高整个通信系统的辐射效率。正因为此,16QAM高速数字调节技术才得以在整个太赫兹通信系统中被广泛使用。该系统是由140GHz无线通信系统发射端和接收端共同组成,在无线通信系统的发射端通过一系列操作将传输的数据文件进行16QAM调制,生成进的数据文件,然后将调制成的文件经过中频处理模块的链路之后传输到140GHz系统中,最后通过140GHz无线通信系统变频频段发射。在发射端采取的措施是将数据文件进行里德-索洛蒙吗编码和16QAM调制,在中频信号中,经过Ka频段和中频处理器的中频链路放大后,再传递到140GHz无线传输系统的发射机,再通过肖特基二极管混频器变频为133.8-137.4GHz频段然后进行发射。在发射和接受过程中,发射端和接收端均采用的是25db增益的宽波束喇叭,在此次实验中,无线传输距离为0.5米。在接收端上,无线传输系统在接收数据文件之后,再通过系统接受机内的肖特基二极管次混波混频器将数据信号恢复出IF信号,以满足示波器的采样需求。在生成采样文件后,会将数据信号传输到计算机利用操作软件进行调解和解码,恢复出原始数据文件。

140GHz无线通信系统中的发射和接受端,最重要的就是肖特基二极管的140GHz二次谐波混频器。在发射机和接收机中的64.8GHz频段信号都是在外界输入的32.4GHz信号的基础伤经过倍频放大得到,同时在这个过程中会受到本振源的杂散、相位噪声以及频率的稳定性的影响。而发射机和接受机所接收到的32.4GHz本振则是由Ka本振和中频处理模块经过二倍频放大、滤波后给出的。在这个模块中另外一个作用就是提供中频放大链路,将发射端的IF放大链路增加到27db,将接收端IF增加到57db。在太赫兹通信系统中使用16QAM调节方式来实现10Gbps的数据高速传输。同时,因为在整个调制调节的过程中主要还会受到信道的福相均衡性能的影响,因此为了降低系统传输过程中的失误率还需要结合使用信道失真特性补偿和信源编码。

结语

通过以上分析得知,在几项通信系统中,唯有太赫兹无线传输系统对140GHz无线通信系统在高速传输的过程中,真正实现1.5千米的10Gbps的无线传输。同时,又对太赫兹高速无线传输系统做出了详细的分析,论述了太赫兹高速无线传输系统的原理和具体实现方式,提出了在肖特基二极管技术和告诉数字调节技术的基础上进行无线传输的140FGz无线通信系统,并在该系统的基础上实现了0.510Gbps无线数据的传输实验以及高清视频的传输实验。同时,实验结果也表明可以实现1.5千米的10Gbps无线传输。


参考文献

[1]庄陵.超宽带无线通信信号PSD研究及脉冲波形设计[D].重庆大学,2009.

[2]王秀贞.超宽带无线通信及其定位技术研究[D].华东师范大学,2010.

[3]李华福.移动通信系统中无线电波传播特性及高频段传播模型研究[D].云南师范大学,2018.



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