用太赫波的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹谱鞣椒?br>【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在發(fā)射裝置與接收裝置之間進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其中該?shù)據(jù)作為信號被調(diào)制到頻率范圍在0.1太赫與10太赫之間的電磁載波上，其中由發(fā)射裝置發(fā)射的載波朝接收裝置的方向聚集，其中借助自動調(diào)整系統(tǒng)將發(fā)射裝置對準接收裝置，并且其中該調(diào)整系統(tǒng)采用發(fā)射裝置與接收裝置之間的無線通信來進行對準。
【專利說明】用太赫波的無線數(shù)據(jù)傳輸
[0001 ] 本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/DE2009/000489，國際申請日為2009年4月8日，進入中國國家階段的申請?zhí)枮?00980114715.7，名稱為“用太赫波的無線數(shù)據(jù)傳輸”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于在發(fā)射裝置與接收裝置之間進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其中該?shù)據(jù)作為信號被調(diào)制到頻率范圍在0.1太赫(terahertz)與1太赫之間的電磁載波上。本發(fā)明還涉及一種用于實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]自從大約100年前開始采用首個用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)的時候以來，可供用于傳輸?shù)膸捯殉掷m(xù)增長。如已知的那樣，可用于傳輸?shù)念l帶的寬度取決于載波頻率，從而隨著頻率增大，可用的傳輸帶寬也增大。如今，使用從數(shù)千赫至數(shù)千兆赫范圍內(nèi)的載波頻率。因此，所謂的無線“HD”以60GHz的載波頻率和4Gb/s的帶寬來工作。為了能夠獲得lOGb/s和更高范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)率，將來還要將太赫范圍內(nèi)的波用作載波。
[0004]首次用太赫波進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰L試是以采用毫微微秒激光器的脈沖發(fā)射機執(zhí)行的。然而，寬帶數(shù)據(jù)傳輸需要連續(xù)波源，即連續(xù)工作的太赫輻射源。此類連續(xù)波THz源可以例如從彼此穩(wěn)定的兩個獨立激光器構(gòu)造。其他連續(xù)波THz源使用雙色二極管激光器，該雙色二極管激光器同時發(fā)出頻譜間隔在THz范圍內(nèi)的兩個空間疊加波。然而，盡管付出了所有努力，但是太赫波的生成在如今仍是復雜和昂貴的，因而目標是盡可能高效率地將有限的可用連續(xù)波太赫功率用于數(shù)據(jù)傳輸。另外，必須注意，太赫波在空中經(jīng)受強衰減，并且即使在對于太赫波而言相當透明的頻譜窗中該輻射也會在僅幾米的距離上就顯著衰減。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于創(chuàng)造一種準許花小力氣以高有效性在太赫波基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。本發(fā)明的另一目的在于創(chuàng)造一種構(gòu)造簡單的用于實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
[0006]這些目的是由具有權(quán)利要求1的特征的方法、根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求8的接收機來達成的。在適用的從屬權(quán)利要求中陳述本發(fā)明的有利的實施例。
[0007]本發(fā)明本質(zhì)的基本想法在于，首先生成經(jīng)聚焦的載波，并且其次將發(fā)射裝置對準接收裝置，其中該對準要關(guān)于這些單元之間不中斷的通信來優(yōu)化，以達成最大可能的傳輸距離。為此目的，由自動地調(diào)整自己的調(diào)整系統(tǒng)來將發(fā)射裝置對準接收裝置。為此目的，該調(diào)整系統(tǒng)使用這些單元之間的無線通信，該無線通信的頻率落在太赫范圍之外并且尤其使用例如藍牙或WLAN之類的常規(guī)無線電信道。本發(fā)明的另一實施例使用一種接收設(shè)備，該接收設(shè)備的接收裝置，尤其是傳導太赫輻射的光纖，能夠接收來自不同方向的定向太赫輻射。在此實施例中，由此是該接收設(shè)備對準發(fā)射機的接收機。自然，這在由發(fā)射裝置和接收裝置構(gòu)成的系統(tǒng)對這兩個選項都加以實現(xiàn)以使得發(fā)射機自動地對準接收機、而接收機本身準許定向優(yōu)化時是特別有利的。
[0008]由于接收機處可用的收到功率即使對于太赫輻射而言也會隨著發(fā)射機與接收機之間距離的增大而減小，因而本發(fā)明的在其中所發(fā)射的功率朝特定方向聚焦的“定向波”具有比這些波在所有空間方向上能各向同性地傳播的情形更長的射程。在此太赫波的情形中，此類在點對點通信的意義上的定向無線電是有利的，因為如從電視和無線電傳輸所知的那樣，不必同時向許多接收機供應(yīng)相同的信號，即不必供給大區(qū)域。此處合意的在發(fā)射機與接收機之間的數(shù)據(jù)傳輸因定向信號而導致最大可能的傳輸距離。
[0009]如果用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶詹ㄊ怯晒鈱W方法產(chǎn)生的，例如是通過頻率在光譜范圍內(nèi)的兩個波的差頻混頻產(chǎn)生的，那么可以按特別簡單的方式借助透鏡來改變此太赫波束的孔徑角。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，此波束可以直接對準接收機。
[0010]在此方面，發(fā)射機與接收機之間存在直接的“視線連接”對于有效的數(shù)據(jù)傳輸而言是有利的。這可以例如借助于使太赫發(fā)射裝置位于房間的天花板上并且由此與房間中幾乎每個工作點具有直接視線接觸的方式來實現(xiàn)。如果并非對于房間中的每個合意點均存在直接視線接觸，那么太赫波也可以在發(fā)射機與接收機之間例如從房間的墻壁多次反射。具體地，可以借助一個或更多個可調(diào)整的鏡子來調(diào)整由發(fā)射機發(fā)出的波束的方向。使太赫光分布到多塊獨立的鏡子準許即使在僅使用一個基頻的情況下也能對多個獨立的接收機進行尋址，其中使這些接收機在空間上分隔開充分的程度會是有利的。激光振鏡可被用作用于此目的的鏡子。同樣已知的是稱為MEMS(微機電系統(tǒng))的微鏡，這些微鏡特別靈活并且可被制造為矩陣。另外，有諸如棱鏡和光柵之類的用于偏轉(zhuǎn)或彎曲太赫波的各種各樣的其他選項可用并且能被用于這些目的。
[0011]為了準許本發(fā)明的調(diào)整，使發(fā)射裝置包含關(guān)于其應(yīng)當向哪個方向發(fā)送太赫光的信息是有利的。為此目的，可以在發(fā)射裝置與接收裝置之間首先建立基于“常規(guī)”無線電技術(shù)的連接再通過此路徑發(fā)起太赫連接的安裝。在此方面，使該“常規(guī)”無線電連接具有數(shù)kb/s數(shù)量級上的低帶寬是充分的。在此連接的框架內(nèi)，可以作出對這些組件的相對位置的確定。
[0012]另外，可以借助改變鏡子設(shè)置或接收機取向來優(yōu)化抵達接收機的信號強度。通過常規(guī)的無線電信道，接收機向發(fā)射機報告該信號強度，該發(fā)射機基于此來優(yōu)化發(fā)射方向并且可任選地優(yōu)化輻射的孔徑角。
[0013]本發(fā)明的本質(zhì)上采用單向數(shù)據(jù)交換的處理方式對于諸如IP-TV或音樂和視頻下載之類的應(yīng)用而言是特別有利的。歸根結(jié)底，在這些應(yīng)用中，接收大量數(shù)據(jù)要比發(fā)射大量數(shù)據(jù)更為重要。
[0014]對于特殊應(yīng)用，雙向地采用太赫光是有利的。為此目的，在特別簡單的實施例中可以使組件加倍。然而，由于太赫源是相當復雜和昂貴的，因而使用相同的源來發(fā)射和接收是有利的。在此方面，接收裝置可以采用該太赫源來解調(diào)收到信號。此處，兩個操作模式是可能的，即同時收發(fā)或者諸如舉例而言在對講電話系統(tǒng)的情形中那樣的交替收發(fā)。
[0015]—般而言，防范偷聽的安全性是定向數(shù)據(jù)通信的重大優(yōu)點。因此，有了此類定向連接，外部用戶幾乎不可能獲得對所發(fā)射數(shù)據(jù)的訪問。連同太赫波不會傳播很遠并且作為一般化的規(guī)律不會穿透墻壁的特性，這表示與迄今為止已知的例如借助WLAN等進行的傳輸相比相當可觀的進步。
[0016]附圖文字
[0017]以下參照圖1和圖2來解釋根據(jù)本發(fā)明的方法。它們示出:
[0018]圖1用于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)，以及
[0019]圖2接收裝置。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出了本發(fā)明的方法。在此情形中，搭載在房間2的天花板I上且具有發(fā)射機3的發(fā)射裝置服務(wù)兩個接收機4。發(fā)射機3生成具有兩個信道5和6的太赫載波，并且借助恰適的調(diào)制來向這些信道提供數(shù)據(jù)。發(fā)射機3朝兩塊鏡子7和8的方向發(fā)出這兩個信道5和6，這兩個鏡子7和8是發(fā)射裝置的一部分，并且以靜止的方式類似地從天花板懸掛著并且能夠通過轉(zhuǎn)動和傾斜來操縱。此處，基于介電鏡原理的鏡子可被用來反射太赫波。也可以使用包括多個聚丙烯和硅層的反射器。用鏡子7和8來將發(fā)射錐9對準接收機4。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，為借助調(diào)整系統(tǒng)來優(yōu)化鏡子設(shè)置的目的而在發(fā)射裝置與接收機4之間進行通信。為此目的，接收機4借助常規(guī)的無線電連接10來與發(fā)射機3通信。鏡子7和8的取向被改變以優(yōu)化太赫信號的強度。用于調(diào)整這些鏡子的裝置以及那些用于通信的裝置是自動調(diào)整系統(tǒng)的一部分。
[0022]無線電連接10也可被用來優(yōu)化發(fā)射功率，即在良好連接的情形中減小發(fā)射功率或者在不良連接的情形中增大發(fā)射功率。這在僅有少量時間可供用于數(shù)據(jù)交換時，例如在從移動的接收機下載數(shù)據(jù)時是特別有利的。以此方式，可以在“陣發(fā)模式”中在短時間內(nèi)加載諸設(shè)備。到達更遠的且易于處置的無線電信號可宣告并準備用太赫光來進行數(shù)據(jù)傳輸。在此上下文中，發(fā)射機3甚至能短暫地工作在其功率規(guī)范以上一一如果很清楚并不必持續(xù)如此并且發(fā)射機3將不會因此被損壞。以此方式，在必須在短時段內(nèi)給設(shè)備“加載”數(shù)據(jù)的境況中增大射程是可能的。
[0023]由于諸如光混頻器或非線性光學元件之類的常規(guī)接收機呈現(xiàn)出與方向相關(guān)的靈敏度，因而在接收機處也執(zhí)行對傳入波束的恰適對準會是有利的。此處，附連至接收機的可移動鏡子也能夠確保太赫輻射被最優(yōu)地定向到接收機上。替換地，光纖也可被用來接收來自不同方向的太赫波并且隨后將這些太赫波定向到存在于接收機組件中的檢測器上。
[0024]圖2示意性地示出了具有集成光纖的此類接收機組件。此處，用于傳導太赫光的光纖12被布置在可以是移動電話或便攜式計算機等的設(shè)備11中。數(shù)種聚合物適于生產(chǎn)此類光纖。光纖12被如此布置，以使得它們向外指向房屋的不同角落。作為示例，在根據(jù)該附圖的示例實施例中示出了四根光纖12，其中它們的數(shù)目可以顯著更大。
[0025]不僅如此，例如透鏡之類的附加光學組件被安裝在每根光纖的向外突出端的前方以聚焦傳入的太赫波會是有利的。這些光纖隨后將THz信號傳導到實際檢測器13并在該檢測器13處并行地傳送該THz信號，以使得該檢測器即使使用要求太赫波在特定的角度范圍內(nèi)入射到該實際檢測器上的檢測方法也能夠檢測該THz信號。
【主權(quán)項】
1.一種用于在發(fā)射裝置(3，7，8)與接收裝置(4)之間進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，其中所述?shù)據(jù)作為信號被調(diào)制到頻率范圍在0.1太赫與10太赫之間的電磁載波上， 其特征在于， 由所述發(fā)射裝置(3，7，8)發(fā)射的所述載波朝所述接收裝置(4)的方向聚焦，其中所述發(fā)射裝置(3，7，8)由調(diào)整系統(tǒng)對準所述接收裝置(4)，并且其中所述調(diào)整系統(tǒng)采用所述發(fā)射裝置(3，7，8)與所述接收裝置(4)之間的無線通信來進行自動對準。2.如權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶詹ㄊ怯晒鈱W方法產(chǎn)生的，尤其是通過頻率在光譜范圍內(nèi)的兩個波的差頻混頻產(chǎn)生的。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述發(fā)射裝置(3，7，8)和所述接收裝置(4)被如此布置，以使得存在直接的“視線連接”，其中所述視線連接尤其存在于要與所述發(fā)射裝置(3，7，8)相關(guān)聯(lián)的鏡子(7，8)和/或所述接收裝置(4)之間。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 其特征在于， 無線通信系統(tǒng)(10)被用于所述自動對準，所述無線通信系統(tǒng)(10)宣告所述發(fā)射裝置(3，7，8)與所述接收裝置(4)之間的所述連接并交換關(guān)于所述載波的最優(yōu)發(fā)射方向的信息。5.—種用于實現(xiàn)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的系統(tǒng)， 其特征在于， 所述系統(tǒng)包括發(fā)射裝置(3，7，8)、接收裝置(4)、用于自動地將所述發(fā)射裝置(3，7，8)對準所述接收裝置(4)的調(diào)整系統(tǒng)、以及用于支持所述調(diào)整系統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)(10)。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)， 其特征在于， 所述發(fā)射裝置(3，7，8)具有能夠移動并且受所述調(diào)整系統(tǒng)控制的鏡子(7，8)以將所述載波對準所述接收裝置(4)。7.如權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)， 其特征在于， 所述發(fā)射裝置(3，7，8)具有受電控制或者用光控制的彎曲元件以將所述載波對準所述接收機。8.如權(quán)利要求5到7中任一項所述的系統(tǒng)， 其特征在于， 所述系統(tǒng)包括用于確定所述發(fā)射裝置與所述接收裝置的相對位置的測量系統(tǒng)。9.一種適用于尤其借助根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)來進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮諜C，其中所述數(shù)據(jù)作為信號被調(diào)制到頻率范圍在0.1THz與1THz之間的電磁載波上， 其特征在于， 所述接收裝置(4)被如此布置在所述接收機中，以使得它們能夠接收來自不同方向的太赫輻射。10.如權(quán)利要求9所述的接收機， 其特征在于， 所述接收裝置尤其借助類似光纖的光波導(12)來使所述入射載波偏轉(zhuǎn)，以使得它們能夠被布置在所述接收機中的檢測器(13)接收。
【文檔編號】H04B10/90GK105897347SQ201510967083
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2009年4月8日
【發(fā)明人】R·邁克爾斯, H·J·艾因西德勒, T·默斯多夫, G·卡德爾, J·克勞斯, K·米爾佐斯基, M·紐曼, K·布斯, I·布羅寧, R·索沃德, J·基斯林, B·克納伯
【申請人】德國電信股份有限公司