[发明专利]一种基于伪码辅助的用于太赫兹通信的同步方法

摘要

本发明公开的一种基于伪码辅助的用于太赫兹通信的同步方法，属于通信信号处理领域。发送端将伪随机序列载波同步导频插入数据基带信号频谱零频处，将伪随机序列位同步导频插入数据基带信号频谱第一个零点f0处；再将此组合信号输入至DAC，输出的模拟信号与太赫兹载波混频后，由天线发送到无线信道。接收端利用本地正交太赫兹载波与接收到的信号进行第一次混频，提取载波同步导频；通过对载波同步导频捕获跟踪，辅助数据信号实现载波同步；载波同步之后，将第一次混频后的I路信号与频率为f0的载波进行第二次正交混频，提取位同步导频；通过对位同步导频捕获跟踪，辅助数据信号实现位同步；本发明能够降低信号处理运算量与硬件电路实现的复杂度。

主权项

1.一种基于伪码辅助的用于太赫兹通信的同步方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，将扩频码伪随机序列载波同步导频信号ccarrier(t)与扩频码伪随机序列位同步导频信号cdata(t)插入到数据基带信号m(t)中；步骤二，将插入了低功率载波同步导频ccarrier(t)与位同步导频cdata(t)的组合基带信号m2(t)输入至数模转换器DAC，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；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第一次模拟正交混频，得到I,Q两路信号i(t)和q(t)；步骤四，利用通带截止频率为B1的窄带低通滤波器对第一次模拟正交混频之后的I,Q两路信号i(t),q(t)滤波，得到有频率偏移量的基带载波同步导频部分；经过低通滤波器B1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)信号通过采样率为fs1的低速模数转换器ADC进行采样，转换为数字信号i0(n)和q0(n)进行处理；步骤六，通过对数字基带扩频码伪随机序列载波同步导频信号i0(n),q0(n)的捕获、跟踪，实现对载波同步导频的载波频率偏移量，即数据信号载波频率偏移量的实时精确计算，并用计算出的载波频率偏移量来持续调整接收端第一次模拟混频时的太赫兹载波频率；当第一次模拟正交混频时的本地太赫兹载波与接收到的信号mrece(t)中的载波同频同相时，载波同步完成；记载波同步完成之后，第一次模拟正交混频得到的I,Q两路信号分别为i′(t),q′(t)；步骤七，用通带截止频率为B2的宽带低通滤波器对步骤六中所述的i′(t),q′(t)滤波，滤除位于太赫兹载波频率二倍频处的高频成分；记滤波后的信号为i1(t),q1(t)；步骤八，对步骤七中所述的I路信号i1(t)进行第二次模拟正交混频，以获取基带位同步导频信号，记第二次模拟正交混频后的I,Q路信号分别记为i2(t),q2(t)；步骤九，利用通带截止频率为B3的窄带低通滤波器对第二次模拟正交混频之后的I,Q两路信号i2(t),q2(t)滤波，滤除高频部分，得到基带位同步导频信号；经过此低通滤波器后的I,Q路信号分别记为i3(t)和q3(t)；步骤十，依据奈奎斯特采样定律，将步骤九所得i3(t)和q3(t)信号通过采样率为fs2的低速模数转换器ADC进行采样，转换为数字信号i3(n)和q3(n)进行处理；步骤十一，将步骤十中由ADC采样后的I,Q两路信号i3(n),q3(n)合成为复数伪随机序列位同步导频序列x3(n)＝i3(n)+j·q3(n)，通过对x3(n)进行捕获、跟踪，实现对位同步基带导频信号中心频率Δf0的实时精确计算；用实时精确计算的Δf0修正对数据信号i1(t)采样的高速ADC的采样时钟，数据信号i1(t)通过高速ADC直接采样的输出结果即是最佳采样点上的数据，实现用于太赫兹通信的伪码辅助位定时同步；由于在步骤六已经实现载波同步，至此，通过扩频码伪随机序列导频的辅助实现在低信噪比、低采样率条件下的载波同步与对数据信号的位定时同步。