一种包络检波光子毫米波太赫兹通信系统及方法与流程

1.本发明涉及毫米波太赫兹通信技术领域，尤其涉及一种包络检波光子毫米波太赫兹通信系统及方法。


背景技术：

2.光子毫米波太赫兹通信系统可以更好地协同光纤传输和毫米波太赫兹波无线传输，既发挥其在无线通信中的优势,又可以结合光纤通信的优点,在远距离、大容量和广覆盖的移动通信发展中发挥重要的作用。
3.目前，由于基于直接探测的包络检波毫米波太赫兹接收机的成本相对低廉、系统结构简单并且无源器件可显著降低功耗，因此包络检波光子毫米波太赫兹通信系统在广泛部署和实用化方面更具优势。然而，当前的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统受限于包络检波特性，主要通过幅度调制来承载信息，导致低频谱效率和限制的系统容量，不足以支撑 b5g/6g 超带宽、大容量和广覆盖的高速无线通信场景。
4.为了提升系统传输容量，采用高阶矢量信号调制以及偏振复用技术是一种有效的手段。然而，目前传统光纤通信直接检测系统实现偏振复用的主流方案，或者无法在包络检波光子毫米波太赫兹通信系统中推广应用，或者虽然能适用但硬件成本极高，不适合大规模部署；或者发送端基于带载波光单边带调制方式，经过光纤传输后，由于随机偏振旋转带来光载波衰落问题，需要人为的主动偏振控制才能有效地提升系统的传输容量。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种包络检波光子毫米波太赫兹通信系统及方法，以实现提升低成本包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的频谱效率和传输容量，并且避免传统带载波的偏振复用单边带矢量信号在光纤传输后由随机偏振旋转带来的光载波衰落问题。
6.根据本发明的一方面，提供了一种包络检波光子毫米波太赫兹通信系统，包括：光发射机，用于生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，并通过光纤传输到光无线转换模块；光无线转换模块，用于提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号；无线接收模块，用于通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号。
7.可选的，所述光发射机，包括：发送激光器，用于输出光波；第一光偏振分束器，用于将所述发送激光器输出的光波划分到x、y两个偏振方向上；
第一光孪生单边带调制模块，用于进行x偏振方向上的高阶矢量信号调制操作，生成不带载波的x偏振光孪生单边带矢量信号；第二光孪生单边带调制模块，用于进行y偏振方向上的高阶矢量信号调制操作，生成不带载波的y偏振光孪生单边带矢量信号；第一光偏振耦合器，用于将所述不带载波的x偏振光孪生单边带矢量信号和所述不带载波的y偏振光孪生单边带矢量信号耦合，输出不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号。
8.可选的，所述第一光孪生单边带调制模块和所述第二光孪生单边带调制模块，采用iq调制器。
9.可选的，所述光无线转换模块，包括：第一光滤波器和第二光滤波器，用于分别提取经过光纤传输的、偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号；第一偏振分集光电转换模块，用于对左边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号；第二偏振分集光电转换模块，用于对右边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹右边带矢量信号。
10.可选的，所述第一偏振分集光电转换模块，包括：第二光偏振分束器，用于将左边带偏振复用信号分成x、y两个偏振方向上的信号光波；第一光耦合器，用于将载波激光器输出的载波光和本振激光器输出的本振光进行耦合；第三光偏振分束器，用于将第一光耦合器输出的信号分成x、y两个偏振方向上的合成双载波；第二光耦合器，用于将x偏振方向上的合成双载波与信号光波进行耦合，并发送到第一光电探测器完成光电转换，生成x偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号；第三光耦合器，用于将y偏振方向上的合成双载波与信号光波进行耦合，并发送到第二光电探测器完成光电转换，生成y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号。
11.可选的，所述载波激光器输出的载波光与信号光波的中心频率相同；所述本振激光器输出的本振光与信号光波的中心频率间隔为：x或y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号的载频大小。
12.可选的，所述无线接收模块，包括：第一包络检波器，用于对左边带的x偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；第一模数转换器，用于对所述第一包络检波器输出的信号进行数字采样；第二包络检波器，用于对左边带的y偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；第二模数转换器，用于对所述第二包络检波器输出的信号进行数字采样；
第一dsp处理模块，用于对第一模数转换器和第二模数转换器输出的两路数字信号，进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号。
13.可选的，所述第一dsp处理模块用于：对第一模数转换器和第二模数转换器输出的两路数字信号，分别采用kramers-kronig（kk）算法进行左边带矢量信号重建；将重建后的x、y两个偏振方向上的左边带矢量信号联合进行解偏振复用处理，以消除偏振串扰；对解偏振复用处理后的两路信号进行基带恢复、信道均衡和符号解映射处理，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号。
14.可选的，所述系统还包括：mimo天线模块，用于将所述光无线转换模块输出的左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，无线传输到所述无线接收模块。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种包络检波光子毫米波太赫兹通信方法，包括：通过光发射机，生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，并通过光纤传输到光无线转换模块；通过光无线转换模块，提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号；通过无线接收模块，通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号。
16.本发明实施例的技术方案，通过光发射机，生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，并通过光纤传输到光无线转换模块；通过光无线转换模块，提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号；通过无线接收模块，通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号，解决了现有技术不能有效提升系统传输容量的问题，通过光无线转换模块实现高阶矢量光孪生单边带调制，以及通过无线接收模块实现高阶矢量信号的偏振解复用，来提升低成本包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的频谱效率和传输容量；通过在光无线转换端添加光载波，避免经历光纤传输带来的随机偏振旋转，从而避免传统带载波的偏振复用单边带矢量信号在光纤传输后由随机偏振旋转带来的光载波衰落问题。
17.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的一种包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的基于偏振复用光孪生单边带信号调制的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的结构示意图；图3是本发明实施例提供的一种矢量信号偏振复用光发射机的结构示意图；图4是本发明实施例提供的一种偏振分集光电转换模块结构示意图；图5是本发明实施例提供的一种双偏振矢量信号包络检波处理过程中的频谱示意图；图6是本发明实施例提供的一种支持偏振复用光孪生单边带矢量信号的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的实例图；图7是本发明实施例提供的一种包络检波光子毫米波太赫兹通信方法的流程图。
20.附图标记说明图2中的各标记分别表示：矢量信号偏振复用光发射机11，标准单模光纤12，第一光滤波器13，第一偏振分集光电转换模块15，第一mimo天线模块17，第一无线接收模块19，第二光滤波器14，第二偏振分集光电转换模块16，第二mimo天线模块18，第二无线接收模块20。其中，第一无线接收模块19包括：第一包络检波器191、第二包络检波器192、第一模数转换器193、第二模数转换器194和第一dsp处理模块195。第二无线接收模块20包括：第三包络检波器201、第四包络检波器202、第三模数转换器203、第四模数转换器204和第二dsp处理模块205。
21.图3中的各标记分别表示：发送激光器111，第一光偏振分束器112，第一光孪生单边带调制模块113和第二光孪生单边带调制模块114，第一光偏振耦合器115。
22.图4中的各标记分别表示：第二光偏振分束器151，载波激光器152，本振激光器153，第一光耦合器154，第三光偏振分束器155，第二光耦合器156和第三光耦合器157，第一光电探测器158和第二光电探测器159。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品
或设备固有的其它步骤或单元。
25.图1是本发明实施例提供的一种包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的结构示意图。本实施例可适用于通过孪生单边带和矢量信号偏振复用技术，提高低成本的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的频谱效率和传输容量的情况。该系统包括：光发射机11，用于生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，并通过光纤传输到光无线转换模块；光无线转换模块120，用于提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号；无线接收模块130，用于通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号。
26.本实施例中，如图2所示的包络检波光子太赫兹通信系统的具体结构，光发射机11产生不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，光发射机11详细结构如图3所示。光发射机11产生的不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号经过标准单模光纤12传输后分成两个分支，分别对应左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号的信号处理流程。左边带偏振复用信号通过光无线转换模块120中的第一光滤波器13提取，右边带偏振复用信号通过光无线转换模块120中的第二光滤波器14提取。
27.以左边带的偏振复用信号为例，第一光滤波器13提取的左边带的偏振复用信号，通过光无线转换模块120中的第一偏振分集光电转换模块15完成载波耦合和光外差拍频，从而生成带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号。第一偏振分集光电转换模块15详细结构如图4所示。第一偏振分集光电转换模块15可产生x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹左边带矢量信号，该两路左边带毫米波太赫兹信号通过第一mimo天线模块17完成无线路径传输，并由第一无线接收模块19通过包络检波直接探测方式进行接收并处理。
28.其中，左、右边带信号处理流程基本一致，区别仅在于信号频谱分布在光域一个是左边带信号，另一个是右边带信号，因此，此处不再赘述对右边带的偏振复用信号的处理流程。
29.在一个可选实施例中，如图3所示，所述光发射机11，包括：发送激光器111，用于输出光波；第一光偏振分束器112，用于将所述发送激光器111输出的光波划分到x、y两个偏振方向上；第一光孪生单边带调制模块113，用于进行x偏振方向上的高阶矢量信号调制操作，生成不带载波的x偏振光孪生单边带矢量信号；第二光孪生单边带调制模块114，用于进行y偏振方向上的高阶矢量信号调制操作，生成不带载波的y偏振光孪生单边带矢量信号；第一光偏振耦合器115，用于将所述不带载波的x偏振光孪生单边带矢量信号和所述不带载波的y偏振光孪生单边带矢量信号耦合，输出一个不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，即一个具备高频谱效率的双偏振复用光孪生单边带信号。
30.其中，所述第一光孪生单边带调制模块和所述第二光孪生单边带调制模块，采用iq调制器，产生的偏振复用光孪生单边带矢量信号不携带光载波，避免信号经光纤传输后出现载波衰落效应。
31.在一个可选实施例中，如图2所示，所述光无线转换模块120，包括：第一光滤波器
13和第二光滤波器14，用于分别提取经过光纤传输的、偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号；第一偏振分集光电转换模块15，用于对左边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号；第二偏振分集光电转换模块16，用于对右边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹右边带矢量信号。
32.在一个可选实施例中，如图4所示，所述第一偏振分集光电转换模块15，包括：第二光偏振分束器151，用于将左边带偏振复用信号分成x、y两个偏振方向上的信号光波；第一光耦合器154，用于将载波激光器152输出的载波光和本振激光器153输出的本振光进行耦合；第三光偏振分束器155，用于将第一光耦合器输出的信号分成x、y两个偏振方向上的合成双载波；第二光耦合器156，用于将x偏振方向上的合成双载波与x偏振方向上的信号光波进行耦合，并发送到第一光电探测器158完成光电转换，生成x偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号；第三光耦合器157，用于将y偏振方向上的合成双载波与y偏振方向上的信号光波进行耦合，并发送到第二光电探测器159完成光电转换，生成y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号。
33.在一个可选实施例中，所述载波激光器输出的载波光与信号光波的中心频率相同；所述本振激光器输出的本振光与信号光波的中心频率间隔为：x或y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号的载频大小。
34.其中，通过设置载波光与信号光波的中心频率相同，为光孪生单边带矢量信号提供光载波分量；通过设置本振光与信号光波的中心频率间隔为：x或y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号的载频大小，以便通过单端光电探测器外差拍频，产生所需的毫米波太赫兹单边带矢量信号。
35.其中，第一偏振分集光电转换模块15和第二偏振分集光电转换模块16的信号处理流程基本一致，区别仅在于第一偏振分集光电转换模块15处理的是左边带偏振复用信号，生成的是毫米波太赫兹左边带矢量信号，而第二偏振分集光电转换模块16处理的是右边带偏振复用信号，生成的是毫米波太赫兹右边带矢量信号，因此，此处不再赘述第二偏振分集光电转换模块16对右边带的偏振复用信号的处理流程。
36.需要说明的是，由于载波光和本振光是在光无线转换模块120中添加的，没有经历光纤传输带来的随机偏振旋转，因此，可以均等地添加到x、y两个偏振方向上，从而可以避免发送端产生/添加光载波方案所存在的光载波衰落问题。这为本实施例支持任意光纤长度传输情况下的矢量信号偏振解复用奠定了有利基础，无需进行主动偏振控制操作，大大简化了高阶矢量信号调制和偏振复用技术在包络检波光子毫米波太赫兹通信系统中应用的操作复杂性。
37.在一个可选实施例中，所述系统还包括：mimo天线模块，用于将所述光无线转换模块输出的左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，无线传输到所述无线接收模块。
38.本实施例中，如图2所示，mimo天线模块可以包括第一mimo天线模块17和第二mimo天线模块18。第一mimo天线模块17，用于将第一偏振分集光电转换模块15产生的x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号，传输到无线接收模块中的第一无线接
收模块19。第二mimo天线模块18，用于将第二偏振分集光电转换模块16产生的x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹右边带矢量信号，传输到无线接收模块中的第二无线接收模块20。
39.在一个可选实施例中，所述无线接收模块130，包括：第一包络检波器191，用于对左边带的x偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；第一模数转换器193，用于对所述第一包络检波器输出的信号进行数字采样；第二包络检波器192，用于对左边带的y偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；第二模数转换器194，用于对所述第二包络检波器输出的信号进行数字采样；第一dsp处理模块195，用于对第一模数转换器和第二模数转换器输出的两路数字信号，进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号。
40.在一个可选实施例中，所述第一dsp处理模块195用于：对第一模数转换器193和第二模数转换器194输出的两路数字信号，分别采用kk算法进行左边带矢量信号重建；将重建后的x、y两个偏振方向上的左边带矢量信号联合进行解偏振复用处理，以消除偏振串扰；对解偏振复用处理后的两路信号进行基带恢复、信道均衡和符号解映射处理，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号。
41.需要说明的是，如图2所示，无线接收模块实际上被分为第一无线接收模块19和第二无线接收模块20，用于分别处理左、右边带的毫米波太赫兹单边带矢量信号。由于第一无线接收模块19和第二无线接收模块20的组成结构相同，即都是由两个包络检波器、两个模数转换器和一个dsp处理模块组成，因此，两者对毫米波太赫兹单边带矢量信号的处理流程也基本相同。
42.在一个可选实施例中，如图2所示，所述无线接收模块130，包括：第三包络检波器201，用于对右边带的x偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；第三模数转换器203，用于对所述第三包络检波器输出的信号进行数字采样；第四包络检波器202，用于对右边带的y偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；第四模数转换器204，用于对所述第四包络检波器输出的信号进行数字采样；第二dsp处理模块205，用于对第三模数转换器和第四模数转换器输出的两路数字信号，进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到右边带的x偏振信号和y偏振信号。
43.在一个可选实施例中，所述第二dsp处理模块205，具体用于：对第三模数转换器203和第四模数转换器204输出的两路数字信号，分别采用kk算法进行右边带矢量信号重建；将重建后的x、y两个偏振方向上的右边带矢量信号联合进行解偏振复用处理，以消除偏振串扰；对解偏振复用处理后的两路信号进行基带恢复、信道均衡和符号解映射处理，得到右边带的x偏振信号和y偏振信号。
44.为了进一步说明第一dsp处理模块195的工作原理，以双偏振左边带毫米波太赫兹信号为例，给出从包络检波到dsp信号处理过程中关键步骤的频谱示意图，如图5所示。首先，由于光纤传输的随机偏振旋转，第一无线接收模块19从第一偏振分集光电转换模块15接收的信号，实际上是x偏振左边带毫米波太赫兹信号和y偏振左边带信号的混合体。两个偏振上的混合信号通过包络检波器完成信号下变频，在包络检波平方律特性的作用下，两
路输出信号都包含五大分量，以x偏振包络检波输出为例，包含1）x偏振信号本身，2）y偏振信号串扰，3）x偏振信号与信号拍频串扰（x-ssbi），4）y偏振信号与信号拍频串扰（y-ssbi）和5）x偏振信号与y偏振信号交叉拍频串扰（c-ssbi）。其中，对于x偏振来说，只有第一项是期望得到的，而第二项属于一阶串扰，第三、四、五项属于二阶串扰，这四项皆是不需要的串扰项，它们的存在会退化x偏振信号的信噪比，降低系统解调性能。相应的，对于y偏振来说，也是如此。
45.为了消除上述这些串扰，第一dsp处理模块195进行以下dsp信号处理流程：(1)将带串扰的x、y两路偏振信号分别采用kk算法完成矢量左边带信号重建。利用kk算法，可完美消除x-ssbi、y-ssbi和c-ssbi三个二阶串扰项，恢复的左边带矢量信号仅存在另一个偏振的一阶串扰项。(2)把kk算法重建的x、y偏振左边带矢量信号联合进行2
×
2 mimo解偏振复用。解偏振复用可以采用恒模算法或者级联多模算法，该操作可消除偏振旋转带来的一阶串扰项，输出纯净的两个左边带信号。(3）对上述获取的两路左边带信号进行解调操作，包括：基带恢复、信道均衡以及符号解映射，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号，并计算误码率。
46.其中，基带恢复是指将中频的单边带信号经过移频处理变为基带信号，信道均衡是指采用直接判决最小均方算法均衡器对基带信号进行信道均衡，符号解映射是指将经过信号均衡的基带信号从qam符号映射到二进制码元上，便于计算误码率。
47.本发明实施例的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统，通过采用高阶矢量光孪生单边带调制，可充分利用收发端模数/数模转换器的带宽，并且基于kk算法，可从包络检波获得的信号幅度信息恢复其矢量场信号，同时消除平方律探测引入的信号拍频串扰，使得基于包络检波的光子毫米太赫兹通信系统，从传统的一维幅度调制可以扩展到二维的矢量场调制，同时具备矢量信号偏振解复用能力，显著提升了包络检波光子毫米太赫兹通信系统的容量潜力。此外，通过在光无线转换端耦合载波光和本振光，解决了传统发送端的带载波光单边带信号存在的载波衰落难题，无需主动偏振控制即可实现任意光纤长度传输后矢量信号的偏振解复用。因此，本实施例可使得低成本的包络检波光子毫米太赫兹通信系统做到类似混频相干光子毫米波太赫兹通信系统一样，能够充分利用光的幅度、相位和偏振态等多维度调制提供高速大容量通信能力，有助于促进b5g/6g光子毫米波太赫兹系统的实用化发展。
48.图6给出了本发明实施例提供的一种支持偏振复用光孪生单边带矢量信号的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的实例图。
49.其中，两路信号都采用16qam调制格式，波特率为5.75gbaud/s，经过60公里光纤以及无线背靠背传输。整个系统由光发射机、光纤传输链路、光分束器（os）、左/右边带光滤波器、左/右边带光无线转换模块、mimo天线模块、左/右边带无线接收机几大模块构成。
50.在光发射机中，利用两个iqmzm产生不带载波的光孪生单边带矢量信号，并通过光偏振耦合器（pbc）进行偏振复用，然后通过光纤传输到光无线转换端，分别经过两个中心频率不一样的带通滤波器滤出光左/右边带偏振复用信号。两个信号分别经过相同的处理，以其中一路为例，耦合载波光和本振光，基于偏振分集的光外差探测技术产生所需的毫米波太赫兹单边带矢量信号，获得的毫米波太赫兹信号载波频率可根据本振光中心波长便携可调。在左/右边带无线接收机中，目标毫米波太赫兹信号利用包络检波器进行下变频变换，
经放大器和模数转换模块后送给接收dsp处理模块进行处理。在dsp中利用kk算法重建矢量信号，采用偏振解复用算法消除偏振串扰，最后解调得到x偏振信号和y偏振信号。
51.本系统通过在光无线转换端添加光载波，避免了光纤传输随机偏振旋转带来的光载波衰落问题，并通过孪生单边带和矢量信号偏振复用技术，大幅提升了包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的容量潜力。
52.图7是本发明实施例提供的一种包络检波光子毫米波太赫兹通信方法的流程图，本实施例可适用于通过孪生单边带和矢量信号偏振复用技术，提高低成本的包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的频谱效率和传输容量的情况，该方法可以由包络检波光子毫米波太赫兹通信系统来执行。如图7所示，该方法包括：s710、通过光发射机，生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，并通过光纤传输到光无线转换模块。
53.s720、通过光无线转换模块，提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号。
54.s730、通过无线接收模块，通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号。
55.本发明实施例的技术方案，通过光发射机，生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，并通过光纤传输到光无线转换模块；通过光无线转换模块，提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号；通过无线接收模块，通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号，解决了现有技术不能有效提升系统传输容量的问题，提升了低成本包络检波光子毫米波太赫兹通信系统的频谱效率和传输容量，避免了传统带载波的偏振复用单边带矢量信号在光纤传输后由随机偏振旋转带来的光载波衰落问题。
56.在一个可选实施例中，通过光发射机，生成不带载波的偏振复用光孪生单边带矢量信号，包括：通过发送激光器，输出光波；通过第一光偏振分束器，将所述发送激光器输出的光波划分到x、y两个偏振方向上；通过第一光孪生单边带调制模块，进行x偏振方向上的高阶矢量信号调制操作，生成不带载波的x偏振光孪生单边带矢量信号；通过第二光孪生单边带调制模块，进行y偏振方向上的高阶矢量信号调制操作，生成不带载波的y偏振光孪生单边带矢量信号；通过第一光偏振耦合器，将所述不带载波的x偏振光孪生单边带矢量信号和所述不带载波的y偏振光孪生单边带矢量信号耦合，输出不带载波的偏振复用光孪生单边带矢
量信号。
57.在一个可选实施例中，所述第一光孪生单边带调制模块和所述第二光孪生单边带调制模块，采用iq调制器。
58.在一个可选实施例中，通过光无线转换模块，提取所述偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号，并针对左、右两个边带的偏振复用信号，分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号，包括：通过第一光滤波器和第二光滤波器，分别提取经过光纤传输的、偏振复用光孪生单边带矢量信号的左边带偏振复用信号和右边带偏振复用信号；通过第一偏振分集光电转换模块，对左边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号；通过第二偏振分集光电转换模块，对右边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹右边带矢量信号。
59.在一个可选实施例中，通过第一偏振分集光电转换模块，对左边带偏振复用信号分别进行载波耦合和光外差拍频，生成x、y两个偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号，包括：通过第二光偏振分束器，将左边带偏振复用信号分成x、y两个偏振方向上的信号光波；通过第一光耦合器，将载波激光器输出的载波光和本振激光器输出的本振光进行耦合；通过第三光偏振分束器，将第一光耦合器输出的信号分成x、y两个偏振方向上的合成双载波；通过第二光耦合器，将x偏振方向上的合成双载波与信号光波进行耦合，并发送到第一光电探测器完成光电转换，生成x偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号；通过第三光耦合器，将y偏振方向上的合成双载波与信号光波进行耦合，并发送到第二光电探测器完成光电转换，生成y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹左边带矢量信号。
60.在一个可选实施例中，所述载波激光器输出的载波光与信号光波的中心频率相同；所述本振激光器输出的本振光与信号光波的中心频率间隔为：x或y偏振方向上的带载波的毫米波太赫兹单边带矢量信号的载频大小。
61.在一个可选实施例中，通过无线接收模块，通过包络检波直接探测方式，对左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号进行下变频操作，并对下变频操作后的信号进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左、右两个边带的x偏振信号和y偏振信号，包括：通过第一包络检波器，对左边带的x偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；通过第一模数转换器，对所述第一包络检波器输出的信号进行数字采样；
通过第二包络检波器，对左边带的y偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，进行毫米波太赫兹信号到低频信号的下变频操作；通过第二模数转换器，对所述第二包络检波器输出的信号进行数字采样；通过第一dsp处理模块，对第一模数转换器和第二模数转换器输出的两路数字信号，进行矢量重建、偏振串扰消除以及解调操作，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号。
62.在一个可选实施例中，通过第一dsp处理模块，对第一模数转换器和第二模数转换器输出的两路数字信号，进行偏振串扰消除以及解调操作，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号，包括：对第一模数转换器和第二模数转换器输出的两路数字信号，分别采用kk算法进行左边带矢量信号重建；将重建后的x、y两个偏振方向上的左边带矢量信号联合进行解偏振复用处理，以消除偏振串扰；对解偏振复用处理后的两路信号进行基带恢复、信道均衡和符号解映射处理，得到左边带的x偏振信号和y偏振信号。
63.在一个可选实施例中，所述方法还包括：通过mimo天线模块，将所述光无线转换模块输出的左、右两个边带的x、y两个偏振方向上的毫米波太赫兹单边带矢量信号，无线传输到所述无线接收模块。
64.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
65.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。