[发明专利]一种用于太赫兹通信的位定时同步实现方法

权利要求书

1.一种用于太赫兹通信的位定时同步实现方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一，发送端在基带信号频谱第一个零点处插入低功率单音导频信号，通过数模转换器DAC转换为模拟信号后与本振信号混频调制到太赫兹频段，然后经过功率放大器并由天线发送到无线信道；所述的低功率单音导频信号是指插入的单音导频信号的功率比基带信号m(t)的功率低至40dB；

步骤二，接收端将天线收到的无线信号通过低噪声放大器后，将利用载波同步方法复制的太赫兹载波与低噪声放大器输出的信号进行第一次模拟混频实现载波剥离，使其频谱搬移至基带，得到基带信号m₂(t)；

步骤三，将步骤二得到的有偏移量的基带信号m₂(t)与本振信号进行第二次模拟正交混频；

步骤四，利用低通滤波器对第二次模拟正交混频之后的I,Q两路信号i(t),q(t)滤波，滤除高频部分，得到经过低通滤波器后的I,Q路信号，分别记为i₀(t)和q₀(t)；

步骤五，依据奈奎斯特采样定律，将步骤四所得i₀(t)和q₀(t)信号通过低采样率的模数转换器ADC进行采样，转换为数字信号i₀(n)和q₀(n)进行处理；

步骤六，将由采样后的数字信号i₀(n)和q₀(n)合成的复数信号x(n)进行快速傅里叶变换FFT，通过观察复数信号x(n)谱峰，得出频率偏移量Δf的估计值和相位偏移量Δθ的估计值；

步骤七，通过步骤六估计出的频率偏移量Δf和相位偏移量Δθ，对高速模数转换器ADC的采样时钟频率和相位进行补偿，实现用于太赫兹通信的位定时同步。

2.如权利要求1所述的一种用于太赫兹通信的位定时同步实现方法，其特征在于：步骤一具体实现方法为，

发送端在信息速率为R_b的基带信号m(t)频谱第一个零点f₀＝R_b处插入低功率单音导频信号；数据基带信号与导频的组合信号m₁(t)表示为：

m₁(t)＝m(t)+cos(2πf₀t+θ₀) (1)

其中：m(t)为基带信号，cos(2πf₀t+θ₀)为插入的低功率单音导频信号；f₀为导频频率，θ₀为载波初始相位；

将组合信号m₁(t)通过数模转换器DAC转换为模拟信号，输出的模拟信号与本振信号模拟混频调制到太赫兹频段，然后经过功率放大器并由天线发送到无线信道。

3.如权利要求2所述的一种用于太赫兹通信的位定时同步实现方法，其特征在于：步骤二具体实现方法为，

接收端将天线收到的无线信号通过低噪声放大器后，将利用载波同步方法复制的太赫兹载波与低噪声放大器输出的信号进行第一次模拟混频实现载波剥离，使其频谱搬移至基带；由于收发端的相对运动会产生多普勒效应，使第一次模拟混频后的基带信号m₂(t)有速率偏移，而基带信号m₂(t)的速率偏移量ΔR_b与导频信号频率的偏移量Δf一致，即ΔR_b＝Δf，同时由于接收机启动时间的随机性，使基带信号m₂(t)中单音导频的相位偏移量Δθ也具有随机性；多普勒效应引起的频率偏移量Δf如公式(2)所示：

其中，v为收发信机的相对运动速度，c为光速；则第一次模拟混频后的基带信号m₂(t)为：

m₂(t)＝m'(t)+cos[2π(f₀+Δf)t+(θ₀+Δθ)] (3)

其中m'(t)为实际接收到的有速率偏移量ΔR_b的数据基带信号，cos[2π(f₀+Δf)t+(θ₀+Δθ)]为实际接收到有偏移量的导频信号。