前言
书的前一部分介绍了两种生成太赫兹的方法，全电法和光辅助拍频法。我们讨论了几个生成太赫兹波和光转电通信的实验例子。从第四章开始DSP(数字信号处理)取代大量乘法器、积分器和滤波器OFDM(正交频分复用)之后，剩下的9章大部分都是与通信和光学相关的算法。 书中关于太赫兹的优缺点以及太赫兹辐射的产生和传输，将反复提及。
目录
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- 前言
- 太赫兹信号是通过电子设备生成的
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- 直接使用电子设备生成太赫兹信号
- 太赫兹信号通过倍频间间接生成
- 太赫兹信号光学生成
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- 脉冲法
- 连续波法(常用于实验)
- THz-FOC
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- RoF
- THz-FSO
- THz-TDS
- NloT
- 波束成形
- 太赫兹透镜
- BER
- SER
- EVM
- UTC-PD
- PIN-PD
- NRZ
- CMA（接收端）
- SD-FEC
- HD-FEC
- PS技术
- 拍频
- 导频
- 抽头数
- EDFA
- 90°光混合器
- PC与PM
- SMF
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太赫兹信号是通过电子设备生成的
直接使用电子设备生成太赫兹信号
生成太赫兹的电器件：
- 电真空器件
- 固体半导体器件(主要用于通信):IC振荡器、谐振隧道二极管RTD、布洛赫Bloch振荡器等
固体半导体器件有两种：
- 二极管
- 半导体晶体管
电子二极管可以在更高的频率下工作，广泛应用于各种太赫兹系统的信号生成和检测
耿式(甘恩)Gun二极管 、 碰撞雪崩渡过时间 IMPATT 二极管的生成频率可高于100GHz
Gun二极管输出功率大于 100 m W 100mW 100mW太赫兹信号
IMPATT二极管输出功率大于 1 W 1W 1W太赫兹信号
谐振隧道二极管可产生100以上GHz（功率低于1W）太赫兹信号在集成天线中表现出色
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半导体晶体管主要为：
- 基于III-V硅集晶体管
- 晶体管具有高电子迁移率HEMTs
- 异质结双极晶体管HBTs
HEMTs 和 HBTs 是基于III-V复合半导体器件具有运行速度高、产生信号高达600的优点GHz，最大估计可超过1THz。击穿电压大，衬底电阻率高 ——击穿影响设备输出功率的电压 ——衬底电阻率影响信号传输损失
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太赫兹信号通过倍频间间接生成
毫米波信号的生成已经非常成熟
毫米波信号将产生较低频率(几十GHz）太赫兹频段(100GHz~10THz）信号 ——使用基于二极管肖特基势垒SBD二极管倍频器可以实现
倍频器利用二极管的非线性特性产生所需的谐波分量，达到倍频效果
最高倍频法625GHz，借助上下变频以及多种调制混频的方法实现 由于电子设备的转换损失，发射和接收功率低，传输距离近，传输效率低
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光学方式生成太赫兹信号
脉冲法
常常使用光电导天线PCA
使用快速光电导材料，如GaAs 在金属结构中作为快速开关，以恒定电压偏置时，光电导开关中没有光感应电荷载流子，因此设备中没有电流流动。
用短光脉冲照射，光电导开关闭合，达到高度导电状态，天线结构中出现短暂的电流激增。辐射太赫兹电磁波，这种脉冲带宽 0.1 ∼ 2.5 T H z 0.1\sim 2.5THz 0.1∼2.5THz，波长 0.12 ∼ 3 m m 0.12\sim 3mm 0.12∼3mm
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连续波法（实验中常用）
- 光子辅助生成太赫兹信号（光学外差法）：产生的在1THz以下
- 使用半导体激光器直接生成
光学外差法利用激光的高频率和光器件的高带宽，可以突破电子器件带宽不足的限制，产生频率较高的THz
使用两路具有一定频率差的激光器生成两路激光，通常是由频率稳定的窄带宽激光器源产生 输入光束的偏振、频率、相位必须稳定 使用外调制器将电信号调制到其中一路的激光载波中，另一路激光不携带信息 使用光耦合器将两束激光耦合在一起，输入光电探测器中 光外差拍频产生频率为两束激光频率之差的THz信号
光外差法受到激光器线宽（光谱宽度）限制，还存在两路信号的频率漂移 ——常用的方法是锁模激光器、双模激光器
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为了节约成本，可以用光频梳产生THz（灵活，能够降低单个激光器生成THz的成本）
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THz-FOC
太赫兹 + 光纤通信
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RoF
光载无线通信技术 即射频信号光纤传输技术
是由太赫兹+光纤通信相结合的技术，结合了无线通信的灵活接入与光纤通信的高容量、长距离等优点。
必要时候成为保证通信畅通的手段，用于光纤最后1000米的接入。
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THz-FSO
太赫兹 + 自由空间光通信
是混合太赫兹/光链路，有望成为未来无线通信的可行解决方案
根据天气情况可在太赫兹链路和自由空间光链路中灵活选择，天气晴朗用FSO技术，有雾或大风等不佳天气（干燥区域）用太赫兹链路建立可靠的通信连接。
太赫兹频段可用于卫星通信，即使由于扩频、分子损失而导致传播距离短，也可以通过使用 大型天线阵列、高输出功率、高增益放大器来延长太赫兹频段的传播距离。
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THz-TDS
太赫兹时域光谱技术
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NloT
新型纳米物联网 ——太赫兹天线的尺寸非常小，便于集成在可穿戴设备上
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波束成形
因为太赫兹波有很强的方向性，所以波束成形至关重要。
为了降低信道中的路径损耗，三维的波束成形比二维更好——三维波束成形用来构造定向波束，延长通信范围并减少干扰。还可以将垂直主瓣精确定位在接收机上来提高信号强度。
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太赫兹透镜
装在发射天线之后
用来对波束进行汇聚，提供THz信号的质量和传输距离（以微小的功率损失为代价显著延长了无线传输距离）
也可以用多组太赫兹透镜，对信号进行聚焦或微调
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BER
比特出错概率
为了降低BER可以选择强信号强度（除非这会导致串扰和更多位错误），也可以选择一个缓慢的和强大的调制方案或线路编码方案，并且应用信道编码方案，诸如前向纠错码FEC
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SER
误码率 = 传输中的误码 所传输的总码数 × 100 % 误码率 = \dfrac{传输中的误码}{所传输的总码数} \times 100\% 误码率=所传输的总码数传输中的误码×100%
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EVM
除了用误码率反应的IQ信号质量，还可以用EVM矢量幅度误差
表示信号符号相对于理想位置的偏移
E V M R M S = 1 N ∑ k = 1 N e k 1 N ∑ k = 1 N ( I i d e a l , k 2 + Q i d e a l , k 2 ) × 100 % EVM_{RMS} = \sqrt{ \frac{ \frac{1}{N} \sum_{k=1}^{N}e_k }{ \frac{1}{N} \sum_{k=1}^{N} (I^2_{ideal,k} + Q^2_{ideal,k} ) } } \times 100\% EVMRMS=N1∑k=1N(Iideal,k2+Qideal,k2)N1∑k=1Nek ×100% e k = ( I i d e a l , k 2 − I m e a s , k 2 ) 2 + ( Q i d e a l , k 2 − Q m e a s , k 2 ) 2 e_k = ( I^2_{ideal,k} - I^2_{meas,k} )^2 + ( Q^2_{ideal,k} - Q^2_{meas,k} )^2 ek=(Iideal,k2−Imeas,k2)2+(Qideal,k2−Qmeas,k2)2
其中 e k e_k ek是矢量误差， N N N是总符号数
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UTC-PD
载波频率300GHz以上用UTC-PD
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PIN-PD
PN结 + 光电二极管
载波频率300GHz以下用PIN-PD \;
NRZ
单载波
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CMA（接收端）
信道自适应均衡算法
CMA均衡实现信号的偏振解复用？和无效串扰的抑制
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SD-FEC
软判决 + 前向纠错
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HD-FEC
硬判决 + 前向纠错
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PS技术
概率整形技术
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拍频
两个光信号的混频？，由于频率和太大，所以只剩下频率差
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导频
一直固定输入的信号 \;
抽头数
？？？
- CMA抽头用于补偿由光纤传输引起的偏振旋转、畸变、距离差引起的光纤延迟
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EDFA
doped铒光纤放大器
PM- EDFA 是保偏doped铒的光纤放大器
- 用来补偿光纤的传输损耗、调制损耗、插入损耗
DSP算法用来补偿光纤的线性效应带来的问题 因为光纤传输距离短（实验中），因此可以忽略光纤的非线性效应
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90°光混合器
实现接收到的光基带信号和光LO的偏振分离
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PC与PM
PC：偏振控制器
PM：相位调制器
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SMF
单模光纤 \;
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