Page 39 - 网络电信2019年6月刊下
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解 决 方 案
太赫兹通信中的高速数字信号处理及其并行
算法
赵卓 北京歌华有线数字媒体有限公司
【摘要】：本文针对太赫兹通信中高速数字信号并行处理中，并行化率低和码间前后拖尾而造成
的串扰问题，进行了系统性研究。首先，为提高系统应用中的并行化率，针对输入信号采用一种基于
短卷积迭代算法对网络中的高速数字信号进行并行滤波；其次，提出了一种自适应盲均衡算法来解决
码间串扰来恢复原始信号；最后，通过MATLAB验证了均衡算法的有效性，并通过Labview仿真软件对所
设计的算法进行实现，通过仿真分析，验证了所设计算法的有效性。经过并行化滤波以及均衡化处理
后的高速信号可以较好地还原原始信号的信息。
【关键词】：高速数字信号处理；太赫兹通信；盲均衡算法；滤波
随着科技的进步，生活节奏的加快，人民大众对于网络通 一、发展太赫兹通信的意义
信速率的需求呈现与日俱增的去式。自90年代中叶，无线网络 频率在100GHz和10THz之间的电磁波被称为太赫兹波，由于
应用开始在全球迅速发展，兆比特的传输速率已经不能满足当 该频段的特殊性，学术界与工程界对其的研究尚处于较为初级
下的实际通信需求。然而，T比特的高速通信已经凭借太赫兹技 的阶段。
术当前在实验室成功实现。传统的硬件系统对于如此之高的通 新的无线通信频带的发展已越来越多地专注于解决频谱资
信速率是难以支持的。采用串行通信是一直沿用至今的设备内 源随着无线通信的快速发展逐渐呈现了明显的稀缺趋势这一矛
部通信方式，即使通过外部手段增加天线等辅助设备，内部依 盾，解决问题的钥匙整是太赫兹频段，这个适合作为未来无线
然不变。提高采样率、带宽以及调制信号阶数等方式是在串行 通信的新频带。虽然技术路线的选择是多种多样的，无线通信
通信中提高通信速率的主流手段，这在需求急剧膨胀的今天， 系统通常由固态电子设备实现，并且系统在未来可以集成芯片
能够达到的实际效果杯水车薪。鉴于此，业界迫切的需要另辟 上，这对于太赫兹无线通信系统的商业化非常重要的。
蹊径从其他角度来实现提速这个目的。 太赫兹频带的带宽资源较为丰富是使用太赫兹频率进行无
近年来，并行信号处理技术因其相较于传统的串行方式 线通信最为显著的优点。在地面上，通过太赫兹无线连接到移
有着较大的优势，逐渐被广泛应用于各领域。在不改变单路承 动通信基站，高速接入密集区，反向数据传输，最后连接到远
载能力的前提下，通信速度得到了明显的提升。美国等发达国 程用户，解决“最后一千米”难题；在太空中，对于卫星间大
家对于此项研究起步较早，我国也对此项技术给予了足够的重 容量高速无线通信，因太赫兹波在真空中不易衰减的特性而称
视。早在上世纪90年代中期，NASA的JPL实验室已经提出一种并 为最佳选择。首先，太赫兹波对于承载保密信息有着得天独厚
行接收装置的构想；直到2012年，中国工程物理研究院所开发 的优势：太赫兹波因其波长短，方向性强，且该频段更容易实
的通信速率可达2Gbps的基于高频太赫兹单元的高速并行原理样 现超高的通信带宽；其次，在战场和其他恶劣环境中，太赫兹
机终于问世。 波衰减小于光波衰减条件，便于进行高速传输。因此太赫兹通
信技术不仅具有很高的学术价值，而且在实际应用中有良好的
前景。
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