本發(fā)明涉及太赫茲信號(hào)分離技術(shù)，特別是一種基于微波電橋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信道分離的方法及其微波電橋網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

多發(fā)多收技術(shù)（MIMO）在無(wú)線通信方面已經(jīng)得到了充分的研究，并成功應(yīng)用在了現(xiàn)有的通信體制中，比如IEEE802.11n. LTE 等。MIMO技術(shù)的關(guān)鍵是在收發(fā)端波束成型設(shè)計(jì)，使得接收機(jī)能夠分離出獨(dú)立的若干個(gè)子信道，而每個(gè)子信道即為傳統(tǒng)的單發(fā)單收通信模式。從而在不增大帶寬的情況下提高通信速率。MIMO技術(shù)能夠進(jìn)行信道分離的一個(gè)前提條件為瑞利信道，因?yàn)槿鹄诺兰磸?fù)高斯信道在空間上存在豐富的散射路徑，MIMO技術(shù)即利用這些豐富的散射路徑，并結(jié)合波束成型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)并行多子信道通信的目的。

在太赫茲通信中，由于太赫茲在空間的散射特性并不明顯，目前的太赫茲通信一般都是利用其直視（LOS）信道。在低頻段使用的MIMO技術(shù)轉(zhuǎn)到太赫茲頻段后并不適用。

目前，很多學(xué)者正在開展針對(duì)太赫茲頻段LOS路徑的MIMO技術(shù)研究。一般是利用收發(fā)端天線的位置信息構(gòu)造一個(gè)滿秩信道矩陣，再結(jié)合波束成型技術(shù)分離出若干獨(dú)立的子信道。由于太赫茲頻段一般為高速通信，對(duì)信號(hào)處理速度要求非常高，目前尚不具備復(fù)雜的實(shí)時(shí)信號(hào)處理能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于微波電橋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信道分離的方法及其微波電橋網(wǎng)絡(luò)，利用成熟的微波電橋技術(shù)，實(shí)時(shí)的對(duì)2×2 太赫茲LOS路徑進(jìn)行信道分離。從而避免傳統(tǒng)的利用復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行信道分離。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于微波電橋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信道分離的方法，其特征在于：首先，將兩路太赫茲信號(hào)分別輸入對(duì)應(yīng)的一級(jí)微波電橋，每一路太赫茲信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)微波電橋后均被分成功率相等的兩路輸出信號(hào)，兩路輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)不同的兩個(gè)一級(jí)功率合成器輸出至不同的兩個(gè)二級(jí)微波電橋；經(jīng)過(guò)二級(jí)微波電橋后，兩路輸出信號(hào)最后到達(dá)一個(gè)二級(jí)功率合成器并輸出；同理，多個(gè)太赫茲信號(hào)輸入時(shí)采用上述同樣的方式進(jìn)行信號(hào)分離。

首先，兩路太赫茲信號(hào)分別輸入兩個(gè)一級(jí)微波電橋，每一路太赫茲信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)微波電橋后均被分成功率相等的兩路輸出信號(hào)；每個(gè)一級(jí)微波電橋的兩路輸出信號(hào)均分別輸入至兩個(gè)一級(jí)功率合成器；每個(gè)一級(jí)功率合成器輸入來(lái)自不同一級(jí)微波電橋的兩路輸出信號(hào)，然后輸出一路輸出信號(hào)；每個(gè)一級(jí)功率合成器的輸出信號(hào)分別輸入至兩個(gè)二級(jí)微波電橋，經(jīng)過(guò)二級(jí)微波電橋后再次分為兩路輸出信號(hào)，每個(gè)二級(jí)微波電橋的兩路輸出信號(hào)均分別到達(dá)兩個(gè)二級(jí)功率合成器并輸出；同理，多個(gè)太赫茲信號(hào)輸入時(shí)采用上述同樣的方式進(jìn)行信號(hào)分離。

該部分等效于兩個(gè)一級(jí)微波電橋及兩個(gè)一級(jí)功率合成器，經(jīng)過(guò)一級(jí)微波電橋?qū)蓚€(gè)太赫茲信號(hào)均分成功率相等的兩部分并輸出，每個(gè)太赫茲信號(hào)的兩路輸出信號(hào)均分別經(jīng)過(guò)不同的兩個(gè)一級(jí)功率合成器輸出至不同的兩個(gè)二級(jí)微波電橋，經(jīng)過(guò)二級(jí)微波電橋后，每個(gè)太赫茲信號(hào)的兩路輸出信號(hào)最后到達(dá)一個(gè)二級(jí)功率合成器并輸出；同理，多個(gè)太赫茲信號(hào)輸入時(shí)采用上述同樣的方式進(jìn)行信號(hào)分離。

經(jīng)過(guò)一級(jí)微波電橋輸出的功率相等的兩路輸出信號(hào)之間有90度的相差。

當(dāng)輸入兩個(gè)太赫茲信號(hào)時(shí)，兩個(gè)太赫茲信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)一級(jí)微波電橋、兩個(gè)一級(jí)功率合成器、兩個(gè)二級(jí)微波電橋、兩個(gè)二級(jí)功率合成器的過(guò)程中，產(chǎn)生了180度移相，最后在二級(jí)功率合成器的輸出端互相抵消，在該輸出端沒有輸出功率。

根據(jù)上述信號(hào)分離的方法，可以構(gòu)建用于2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)進(jìn)行信道分離的微波電橋網(wǎng)絡(luò)，該微波電橋網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)微波電橋和兩個(gè)功率合成器，兩個(gè)太赫茲信號(hào)輸入端分別連接至兩個(gè)一級(jí)微波電橋，分成功率相等的兩部分然后輸出，兩輸出信號(hào)之間有90的相差。再分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)一級(jí)功率合成器、兩個(gè)二級(jí)微波電橋后，又同時(shí)到達(dá)一個(gè)二級(jí)功率合成器后輸出。在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)一級(jí)微波電橋?qū)⒂蓛蓚€(gè)發(fā)射天線代替，兩個(gè)一級(jí)功率合成器將于兩個(gè)接收天線代替。

構(gòu)建用于2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)進(jìn)行信道分離的微波電橋網(wǎng)絡(luò)，該微波電橋網(wǎng)絡(luò)包括兩部分，一部分包括兩個(gè)一級(jí)微波電橋和兩個(gè)一級(jí)功率合成器，另一部分包括兩個(gè)二級(jí)微波電橋和兩個(gè)二級(jí)功率合成器；所述每個(gè)一級(jí)微波電橋的兩個(gè)輸出端輸出至兩個(gè)一級(jí)功率合成器；每個(gè)一級(jí)功率合成器的輸出端對(duì)應(yīng)至一個(gè)二級(jí)微波電橋，每個(gè)二級(jí)微波電橋設(shè)置有兩個(gè)輸出端，每個(gè)二級(jí)微波電橋的兩個(gè)輸出端分別輸出到不同的二級(jí)功率合成器，每個(gè)二級(jí)功率合成器均設(shè)置有一個(gè)輸出端。

所述一級(jí)微波電橋由兩個(gè)發(fā)射天線、無(wú)線信道、接收天線實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)太赫茲信號(hào)輸入端分別連接至兩個(gè)發(fā)射天線，經(jīng)無(wú)線信道后，經(jīng)接收天線后得兩路輸出信號(hào)，兩路輸出信號(hào)分別連接至兩個(gè)一級(jí)功率合成器。

現(xiàn)有太赫茲通信技術(shù)為單發(fā)單收，由于MIMO需要復(fù)雜的信號(hào)處理，該技術(shù)尚沒有在太赫茲通信中得到應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明利用成熟的微波電橋技術(shù)，在接收端避免了數(shù)字域的信號(hào)處理，在模數(shù)轉(zhuǎn)換前進(jìn)行信道分離。從而實(shí)現(xiàn)了2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)；本發(fā)明利用MIMO技術(shù)，可使得通信速率提高一倍；本發(fā)明在通信系統(tǒng)的接收端利用微波電橋搭建信道分離網(wǎng)絡(luò)，使得MIMO技術(shù)在太赫茲通信中成為可能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的微波電橋示意圖；

圖2為本發(fā)明的微波電橋網(wǎng)絡(luò)示意圖；

圖3為本發(fā)明等效于圖2的構(gòu)建的2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)天線示意圖。

具體實(shí)施方式

一種基于微波電橋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信道分離的方法，具體分離方法步驟為：

首先，兩路太赫茲信號(hào)分別輸入兩個(gè)一級(jí)微波電橋，每一路太赫茲信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)微波電橋后均被分成功率相等的兩路輸出信號(hào)；每個(gè)一級(jí)微波電橋的兩路輸出信號(hào)均分別輸入至兩個(gè)一級(jí)功率合成器；每個(gè)一級(jí)功率合成器輸入來(lái)自不同一級(jí)微波電橋的兩路輸出信號(hào)，然后輸出一路輸出信號(hào)；每個(gè)一級(jí)功率合成器的輸出信號(hào)分別輸入至兩個(gè)二級(jí)微波電橋，經(jīng)過(guò)二級(jí)微波電橋后再次分為兩路輸出信號(hào)，每個(gè)二級(jí)微波電橋的兩路輸出信號(hào)均分別到達(dá)兩個(gè)二級(jí)功率合成器并輸出；同理，多個(gè)太赫茲信號(hào)輸入時(shí)采用上述同樣的方式進(jìn)行信號(hào)分離。

微波電橋如下圖1所示，端口1為輸入端，輸出端口2和端口3進(jìn)行3dB公率分配，并且端口3相對(duì)于端口2在帶內(nèi)產(chǎn)生90度移相。

如圖2所示，利用4個(gè)微波電橋和4個(gè)功率合成器搭建微波網(wǎng)絡(luò)。端口P1的輸入信號(hào)通過(guò)電橋功率分成相等的兩部分然后輸出，兩輸出信號(hào)之間有90的相差。再分別經(jīng)過(guò)功率合成器和電橋后，又同時(shí)到達(dá)一功率合成器并在輸出端口P4輸出。分析可知，兩路信號(hào)在該微波網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了180度移相，在端口P4互相抵消，所以從端口P1的輸入信號(hào)在端口P4沒有輸出功率。同樣的，從端口P2的輸入信號(hào)在端口P3沒有輸出功率。而端口P1的輸入信號(hào)移相90度后從端口P3輸出，端口P2的輸入信號(hào)移相90度后從端口P4輸出。兩路輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)該網(wǎng)絡(luò)分別產(chǎn)生了90度移相，輸入的兩路信號(hào)在輸出端并不會(huì)互相干擾。

構(gòu)建2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)，并設(shè)置兩發(fā)射天線的距離為D，兩接收天線的距離為D，發(fā)射天線與接收天線的距離為R，如圖3所示，

設(shè)d（x，y）為天線x與天線y的距離，如果則有：

分析可知，圖3 所示2×2 THz-MIMO的天線陣列等價(jià)于圖2虛線部分。如果在2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)的接收端在數(shù)模轉(zhuǎn)換前將信號(hào)經(jīng)過(guò)上圖2實(shí)線部分的網(wǎng)絡(luò)。則兩路發(fā)射信號(hào)在接收端經(jīng)過(guò)該網(wǎng)絡(luò)后互不產(chǎn)生干擾。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)天線的位置，在接收端利用微波電橋和功率合成器搭建圖2實(shí)線部分網(wǎng)絡(luò)，則該系統(tǒng)避免了接收端數(shù)字域的信號(hào)處理的辦法進(jìn)行信道分離。從而使2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)成為可能。