[发明专利]一种基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹通讯技术领域，特别是涉及一种基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统。

背景技术

近几十年来，随着太赫兹辐射源和探测器的迅速发展，太赫兹相关技术引起了人们的广泛关注。太赫兹波是电磁频率在0.1～10THz之间的电磁波，波段介于微波和远红外之间。太赫兹波频率远远高于微波，能够提供足够的带宽，通信传输容量大，可提供高达10Gb/s的无线传输速率，有望成为下一代高速无线通信的信息载体。太赫兹波束窄，方向性好，具有很好地穿透沙尘烟雾的能力。太赫兹由于其良好的保密性和抗干扰能力强的优点，非常适合短距离保密通信，具有广阔的应用前景。太赫兹频率目前处于空白频段，将太赫兹频段用于高速无线通信也是现在的研究热点，抢占频谱资源具有非常重要的战略意义。

太赫兹通信也正处于高速发展阶段，室内通信，纳米网络，空间通信等方面的研究正在陆续展开。目前120GHz，300GHz，3.9THz等多个频段的太赫兹通信系统都被提出和验证。但是太赫兹波在大气中传输会受到大气分子吸收和自由空间扩散的损耗，衰减非常严重，同时也很容易受到天气等因素的影响。大气信道的衰减和噪声干扰等因素严重地限制了太赫兹通信系统的传输速率和传输距离。目前所报道的太赫兹通信系统传输距离大都局限于数米的范围内，而且以1THz以上频点为载波的太赫兹通信系统的传输速率局限在100MHz以内，这些都还远远没有达到太赫兹频段的理论信道容量。

现有的太赫兹通信系统主要关注于太赫兹波辐射源和探测器的工艺改善和性能提升上，很少有人关注信道编码技术，并将其应用于太赫兹通信系统，来改善太赫兹通信系统的整体性能。

鉴于以上所述，提供一种能够有效提高太赫兹通信系统的传输速率以及通信距离的太赫兹通信系统实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统，用于解决现有技术中太赫兹通信系统传输速率以及通信距离具有较大局限的问题。

RS码和LDPC码作为两类优秀的信道编码方式，广泛应用于无线通信，磁盘存储，激光通信等领域。本发明结合太赫兹波的独特性以及大气信道的特殊性，将RS/LDPC编码技术引进太赫兹通信系统，具有极其重大的创新性。根据大气激光传输信道模型以及太赫兹波衰减特性，本发明对RS/LDPC码在太赫兹通信系统中的性能进行了理论模拟分析和实验验证。

理论和实验研究表明，基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统相比未加入信道编码技术的太赫兹通信系统，在性能上得到了数倍的提升，传输速率能够达到Gbps以上，通信距离也得到了显著的提升。同时，优秀的编码方式如LDPC码能够显著地对抗信道的衰落，减少误码率，提高系统的综合性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统，包括发送端以接收端；

所述发送端用于根据通信传输协议，发送包含编码数据包的完整的数据帧，所述编码数据包经过RS/LDPC编码方式编码，由数据位和校验位组成；

所述接收端用于接收所述完整的数据帧，并对其进行解析，从编码数据包中根据RS/LDPC译码算法，提取恢复出原始的数据。

作为本发明的基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统的一种优选方案，所述完整的数据帧包括：同步码、帧起始符、帧长度、编码数据包以及帧结束符。

作为本发明的基于RS/LDPC编码技术的太赫兹通信系统的一种优选方案，所述发送端包括：信源单元、RS/LDPC编码器、数字调制单元、THz辐射源；所述信源单元用于产生数据流，并按照RS/LDPC码型要求进行分组，依次送入RS/LDPC编码器；所述RS/LDPC编码器用于对输入的数据进行RS/LDPC方式编码，添加校验位，形成编码数据包；所述数字调制单元用于对每一帧数据进行数字信号调制；所述THz辐射源用于依据调制信号发射太赫兹波。

优选地，所述发送端还包括数据帧成型单元，用于将同步码、帧起始符、帧长度、编码数据包以及帧结束符组合成完整的数据帧。

优选地，所述THz辐射源包括太赫兹量子级联激光器以及单行载流子二极管中的一种。

优选地，所述RS/LDPC码型包括RS码型以及LDPC码型中的一种。