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

背景技術：

多發(fā)多收技術（MIMO）在無線通信方面已經(jīng)得到了充分的研究，并成功應用在了現(xiàn)有的通信體制中，比如IEEE802.11n. LTE 等。MIMO技術的關鍵是在收發(fā)端波束成型設計，使得接收機能夠分離出獨立的若干個子信道，而每個子信道即為傳統(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技術能夠進行信道分離的一個前提條件為瑞利信道，因為瑞利信道即復高斯信道在空間上存在豐富的散射路徑，MIMO技術即利用這些豐富的散射路徑，并結(jié)合波束成型技術，實現(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技術轉(zhuǎn)到太赫茲頻段后并不適用。

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

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于微波電橋網(wǎng)絡進行信道分離的方法及其微波電橋網(wǎng)絡，利用成熟的微波電橋技術，實時的對2×2 太赫茲LOS路徑進行信道分離。從而避免傳統(tǒng)的利用復雜的信號處理技術進行信道分離。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于微波電橋網(wǎng)絡進行信道分離的方法，其特征在于：首先，將兩路太赫茲信號分別輸入對應的一級微波電橋，每一路太赫茲信號經(jīng)過一級微波電橋后均被分成功率相等的兩路輸出信號，兩路輸出信號分別經(jīng)過不同的兩個一級功率合成器輸出至不同的兩個二級微波電橋；經(jīng)過二級微波電橋后，兩路輸出信號最后到達一個二級功率合成器并輸出；同理，多個太赫茲信號輸入時采用上述同樣的方式進行信號分離。

首先，兩路太赫茲信號分別輸入兩個一級微波電橋，每一路太赫茲信號經(jīng)過一級微波電橋后均被分成功率相等的兩路輸出信號；每個一級微波電橋的兩路輸出信號均分別輸入至兩個一級功率合成器；每個一級功率合成器輸入來自不同一級微波電橋的兩路輸出信號，然后輸出一路輸出信號；每個一級功率合成器的輸出信號分別輸入至兩個二級微波電橋，經(jīng)過二級微波電橋后再次分為兩路輸出信號，每個二級微波電橋的兩路輸出信號均分別到達兩個二級功率合成器并輸出；同理，多個太赫茲信號輸入時采用上述同樣的方式進行信號分離。

該部分等效于兩個一級微波電橋及兩個一級功率合成器，經(jīng)過一級微波電橋?qū)蓚€太赫茲信號均分成功率相等的兩部分并輸出，每個太赫茲信號的兩路輸出信號均分別經(jīng)過不同的兩個一級功率合成器輸出至不同的兩個二級微波電橋，經(jīng)過二級微波電橋后，每個太赫茲信號的兩路輸出信號最后到達一個二級功率合成器并輸出；同理，多個太赫茲信號輸入時采用上述同樣的方式進行信號分離。

經(jīng)過一級微波電橋輸出的功率相等的兩路輸出信號之間有90度的相差。

當輸入兩個太赫茲信號時，兩個太赫茲信號經(jīng)過兩個一級微波電橋、兩個一級功率合成器、兩個二級微波電橋、兩個二級功率合成器的過程中，產(chǎn)生了180度移相，最后在二級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)上述信號分離的方法，可以構(gòu)建用于2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)進行信道分離的微波電橋網(wǎng)絡，該微波電橋網(wǎng)絡包括兩個微波電橋和兩個功率合成器，兩個太赫茲信號輸入端分別連接至兩個一級微波電橋，分成功率相等的兩部分然后輸出，兩輸出信號之間有90的相差。再分別經(jīng)過兩個一級功率合成器、兩個二級微波電橋后，又同時到達一個二級功率合成器后輸出。在實際應用中，兩個一級微波電橋?qū)⒂蓛蓚€發(fā)射天線代替，兩個一級功率合成器將于兩個接收天線代替。

構(gòu)建用于2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)進行信道分離的微波電橋網(wǎng)絡，該微波電橋網(wǎng)絡包括兩部分，一部分包括兩個一級微波電橋和兩個一級功率合成器，另一部分包括兩個二級微波電橋和兩個二級功率合成器；所述每個一級微波電橋的兩個輸出端輸出至兩個一級功率合成器；每個一級功率合成器的輸出端對應至一個二級微波電橋，每個二級微波電橋設置有兩個輸出端，每個二級微波電橋的兩個輸出端分別輸出到不同的二級功率合成器，每個二級功率合成器均設置有一個輸出端。

所述一級微波電橋由兩個發(fā)射天線、無線信道、接收天線實現(xiàn)，兩個太赫茲信號輸入端分別連接至兩個發(fā)射天線，經(jīng)無線信道后，經(jīng)接收天線后得兩路輸出信號，兩路輸出信號分別連接至兩個一級功率合成器。

現(xiàn)有太赫茲通信技術為單發(fā)單收，由于MIMO需要復雜的信號處理，該技術尚沒有在太赫茲通信中得到應用。

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，在接收端避免了數(shù)字域的信號處理，在模數(shù)轉(zhuǎn)換前進行信道分離。從而實現(xiàn)了2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)；本發(fā)明利用MIMO技術，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，使得MIMO技術在太赫茲通信中成為可能。

附圖說明

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。

具體實施方式

一種基于微波電橋網(wǎng)絡進行信道分離的方法，具體分離方法步驟為：

首先，兩路太赫茲信號分別輸入兩個一級微波電橋，每一路太赫茲信號經(jīng)過一級微波電橋后均被分成功率相等的兩路輸出信號；每個一級微波電橋的兩路輸出信號均分別輸入至兩個一級功率合成器；每個一級功率合成器輸入來自不同一級微波電橋的兩路輸出信號，然后輸出一路輸出信號；每個一級功率合成器的輸出信號分別輸入至兩個二級微波電橋，經(jīng)過二級微波電橋后再次分為兩路輸出信號，每個二級微波電橋的兩路輸出信號均分別到達兩個二級功率合成器并輸出；同理，多個太赫茲信號輸入時采用上述同樣的方式進行信號分離。

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進行3dB公率分配，并且端口3相對于端口2在帶內(nèi)產(chǎn)生90度移相。

如圖2所示，利用4個微波電橋和4個功率合成器搭建微波網(wǎng)絡。端口P1的輸入信號通過電橋功率分成相等的兩部分然后輸出，兩輸出信號之間有90的相差。再分別經(jīng)過功率合成器和電橋后，又同時到達一功率合成器并在輸出端口P4輸出。分析可知，兩路信號在該微波網(wǎng)絡產(chǎn)生了180度移相，在端口P4互相抵消，所以從端口P1的輸入信號在端口P4沒有輸出功率。同樣的，從端口P2的輸入信號在端口P3沒有輸出功率。而端口P1的輸入信號移相90度后從端口P3輸出，端口P2的輸入信號移相90度后從端口P4輸出。兩路輸入信號經(jīng)過該網(wǎng)絡分別產(chǎn)生了90度移相，輸入的兩路信號在輸出端并不會互相干擾。

構(gòu)建2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)，并設置兩發(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)換前將信號經(jīng)過上圖2實線部分的網(wǎng)絡。則兩路發(fā)射信號在接收端經(jīng)過該網(wǎng)絡后互不產(chǎn)生干擾。

本發(fā)明通過設置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實線部分網(wǎng)絡，則該系統(tǒng)避免了接收端數(shù)字域的信號處理的辦法進行信道分離。從而使2×2 THz-MIMO通信系統(tǒng)成為可能。