[发明专利]一种啁啾复用的太赫兹通信感知一体化系统

说明书

本发明公开了一种啁啾复用的太赫兹通信感知一体化系统，包括通信信号调制模块、啁啾基调制模块、啁啾复用模块、数模转换模块、光/电太赫兹发射端模块、光/电太赫兹接收端模块、模数转换模块、啁啾解复用模块、通信信号解调模块以及雷达感知处理模块。本发明利用啁啾复用的方法实现了超高速太赫兹通信与高精度太赫兹感知两者有机融合，从一体化信号兼顾通信感知的性能需求的角度出发，减弱各个信号间的分离，具有频谱效率高、灵活可配置、系统成本低的优点。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种啁啾复用的太赫兹通信感知一体化系统。

背景技术

无线通信与感知在过去的几十年中取得了巨大的成功，它为人们提供了一个全新的信息联通与交互的平台。无线通信与感知在传统观念上有着本质的技术区别，无线通信主要采用数字或模拟调制等连续波方式实现信息传输功能，而以雷达技术为代表的无线感知主要采用调频信号等脉冲波方式实现无线探测和测距等功能。然而，无线通信与感知正在表现出诸多共通点。一方面，通信与感知的应用场景与终端的重合度显著。以智慧交通举例，无人驾驶汽车需要完成“车-车”以及“车-人”的通信，也需要对交通环境进行感知，通信与感知获取的信息可以相辅相成，完成一系列复杂的任务。另一方面，通信与感知的系统结构类似，都需要无线收发机与信号处理等模块单元，而且两者都采用电磁波为主的传输媒介，在频率资源上已有较大的重叠。因此，通信感知一体化系统是无线技术领域发展的重要趋势。

高频段超宽带无线技术是通信与感知一体化系统发展的方向。一方面频率的升高带来更多的频谱资源，促进超高速通信传输的实现；另一方面，距离分辨率等感知性能的准确度也与带宽成正比关系，更宽的频带可以增强系统的环境感知力。综上，高频超宽带无线系统是通信感知一体化实现的关键技术支撑。太赫兹波泛指频率在0.1THz～10THz的电磁波，处于宏观电子学向微观光子学的过渡频段。太赫兹波打破了微波频段的带宽限制，其丰富的频谱资源有效支持了超高速无线通信与高精度无线感知的实现，是高性能通信感知一体化的理想载体。

经对现有文献检索发现，目前太赫兹通信感知一体化系统依然从物理层“分离”的设计方案，虽然实现了一定的系统集成，但是没有从本质上提升系统的效率。例如S.Jia,S.Wang等于2018年发表的《A Unified System with Integrated Generation ofHigh-Speed Communication and High Resolution Sensing Based on THz Photonics》通过数字调制信号与线性调频脉冲光域的波分复用实现了太赫兹频段56Gbit/s的通信信号传输以及带宽为28GHz的太赫兹线性调频脉冲传输，然而该系统方案依然采用了频域分离的思路，整体占用了约60GHz的带宽，频谱效率较低。而且，该方案通信与感知信号采用完全不同的波形，没有真正意义上实现一体化，终端的成本高昂。

综上所述，目前太赫兹通信感知一体化系统相关研究存在一体化信号难以兼顾通信感知的性能需求的问题，这是太赫兹通信感知一体化系统走向应用的一大障碍，也是本发明主要解决的问题。太赫兹通信与感知一体化系统采用统一的信号方案，设计高效整合的通信感知一体化系统架构，减弱各个信号间的分离，是实现高性能太赫兹通信感知一体化系统的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种啁啾复用的太赫兹通信感知一体化系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种啁啾复用的太赫兹通信感知一体化系统，包括光/电太赫兹发射端、光/电太赫兹接收端、雷达感知处理模块；所述光/电太赫兹发射端包括依次相连的通信信号调制模块、啁啾基调制模块、啁啾复用模块、数模转换模块和光/电太赫兹发射端模块；所述光/电太赫兹接收端包括依次相连的光/电太赫兹接收端模块、模数转换模块、啁啾解复用模块、通信信号解调模块；所述雷达感知处理模块分别与光/电太赫兹发射端中的啁啾复用模块的输出端和光/电太赫兹接收端模块中的啁啾解复用模块的输入端相连。