[发明专利]一种用于太赫兹通信的伪码辅助载波同步实现方法

摘要

本发明公开的一种用于太赫兹通信的伪码辅助载波同步实现方法，属于通信信号处理领域。本发明发送端将插入了低功率扩频码伪随机序列导频的数据基带信号输入至数模转换器DAC，DAC输出的模拟信号与太赫兹载波进行模拟混频后，由天线发送到无线信道；接收端利用本地两路正交的太赫兹载波与接收到的信号混频，得到I,Q两路基带信号；利用窄带低通滤波器对正交混频之后的I,Q两路信号滤波，以提取导频部分；再通过对导频部分的捕获、跟踪，实现对导频载波频率偏移量，即数据信号载波频率偏移量的实时精确计算；用频率偏移量持续修正本地太赫兹载波的频率，以完成载波同步。本发明能够降低信号处理运算量，从而降低硬件电路设计与实现的复杂度。

主权项

1.一种用于太赫兹通信的伪码辅助载波同步实现方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，发送端在数据基带信号中插入低功率扩频码伪随机(Pseudo‑Noise Code,PN)序列导频信号；发送端在信息速率为Rb的数据基带信号m(t)中插入速率为Rc的低功率扩频码伪随机(Pseudo‑Noise Code,PN)序列导频信号c(t)，即，基带信号m1(t)是数据基带信号m(t)与扩频码伪随机序列导频信号c(t)的组合信号，表示为：m1(t)＝m(t)+c(t)           (1)所述的扩频码伪随机序列导频信号c(t)为经过直接序列扩频的伪随机序列；扩频码伪随机序列导频信号c(t)的带宽需远窄于数据基带信号m(t)的带宽，扩频码伪随机序列导频信号c(t)的功率远低于数据基带信号m(t)的功率；步骤二，将插入了低功率扩频码伪随机序列导频c(t)的基带信号m1(t)输入至数模转换器DAC，数模转换器DAC输出的模拟信号与频率为fTHz的太赫兹载波进行模拟混频，使DAC输出的模拟信号的频谱搬移至太赫兹频段，再经过功率放大器由天线发送到无线信道；发送至无线信道的信号msend(t)表示为：msend(t)＝m1(t)cos(2πfTHzt+θ0)    (2)其中，fTHz为太赫兹载波的频率，θ0为太赫兹载波的初始相位；步骤三，接收端将天线收到的无线信号通过低噪声放大器后，利用本地两路频率为fTHz的正交载波分别与低噪声放大器输出的信号相乘进行正交混频，得到I,Q两路基带信号i(t)和q(t)；步骤四，利用窄带低通滤波器对正交混频之后的I,Q两路信号i(t),q(t)进行滤波，滤除高频部分；经过窄带低通滤波器后的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率，将步骤四所得i0(t)和q0(t)信号通过低采样率ADC进行采样，转换为数字信号i0(n)和q0(n)进行处理；步骤六，将步骤五中模数转换器ADC采样后的I,Q两路信号i0(n),q0(n)合成为复数数字基带扩频码伪随机序列导频信号x(n)＝i0(n)+j·q0(n)，通过x(n)进行捕获、跟踪，实现对扩频码伪随机序列导频信号c(t)频率偏移量Δf的实时精确计算；而扩频码伪随机序列导频信号c(t)与数据基带信号m(t)共用同一载波，所以扩频码伪随机序列导频信号c(t)的频率偏移量即是数据基带信号m(t)的频率偏移量；将实时精确计算出的导频序列频率偏移量Δf反馈至步骤三中所述的接收端混频部分的本地正交载波发生器，通过载波频率补偿，使接收端本地载波频率和接收端天线收到的信号mrece(t)的载波频率保持动态同步，即实现在太赫兹通信中低信噪比、低采样率条件下的载波同步；将载波同步之后，接收端模拟正交混频后得到的I,Q两路信号分别记为i′(t),q′(t)。