用太赫波的无线数据传输的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在发射装置与接收装置之间进行无线数据传输的方法，其中该数据作为信号被调制到频率范围在0.1太赫与10太赫之间的电磁载波上，其中由发射装置发射的载波朝接收装置的方向聚集，其中借助自动调整系统将发射装置对准接收装置，并且其中该调整系统采用发射装置与接收装置之间的无线通信来进行对准。
【专利说明】用太赫波的无线数据传输
[0001 ] 本申请是国际申请号为PCT/DE2009/000489，国际申请日为2009年4月8日，进入中国国家阶段的申请号为200980114715.7，名称为“用太赫波的无线数据传输”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于在发射装置与接收装置之间进行无线数据传输的方法，其中该数据作为信号被调制到频率范围在0.1太赫(terahertz)与1太赫之间的电磁载波上。本发明还涉及一种用于实现该方法的系统。
【背景技术】
[0003]自从大约100年前开始采用首个用于无线数据传输的技术的时候以来，可供用于传输的带宽已持续增长。如已知的那样，可用于传输的频带的宽度取决于载波频率，从而随着频率增大，可用的传输带宽也增大。如今，使用从数千赫至数千兆赫范围内的载波频率。因此，所谓的无线“HD”以60GHz的载波频率和4Gb/s的带宽来工作。为了能够获得lOGb/s和更高范围内的数据率，将来还要将太赫范围内的波用作载波。
[0004]首次用太赫波进行数据传输的尝试是以采用毫微微秒激光器的脉冲发射机执行的。然而，宽带数据传输需要连续波源，即连续工作的太赫辐射源。此类连续波THz源可以例如从彼此稳定的两个独立激光器构造。其他连续波THz源使用双色二极管激光器，该双色二极管激光器同时发出频谱间隔在THz范围内的两个空间叠加波。然而，尽管付出了所有努力，但是太赫波的生成在如今仍是复杂和昂贵的，因而目标是尽可能高效率地将有限的可用连续波太赫功率用于数据传输。另外，必须注意，太赫波在空中经受强衰减，并且即使在对于太赫波而言相当透明的频谱窗中该辐射也会在仅几米的距离上就显著衰减。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于创造一种准许花小力气以高有效性在太赫波基础上进行数据传输的方法。本发明的另一目的在于创造一种构造简单的用于实现该方法的系统。
[0006]这些目的是由具有权利要求1的特征的方法、根据权利要求5的系统和根据权利要求8的接收机来达成的。在适用的从属权利要求中陈述本发明的有利的实施例。
[0007]本发明本质的基本想法在于，首先生成经聚焦的载波，并且其次将发射装置对准接收装置，其中该对准要关于这些单元之间不中断的通信来优化，以达成最大可能的传输距离。为此目的，由自动地调整自己的调整系统来将发射装置对准接收装置。为此目的，该调整系统使用这些单元之间的无线通信，该无线通信的频率落在太赫范围之外并且尤其使用例如蓝牙或WLAN之类的常规无线电信道。本发明的另一实施例使用一种接收设备，该接收设备的接收装置，尤其是传导太赫辐射的光纤，能够接收来自不同方向的定向太赫辐射。在此实施例中，由此是该接收设备对准发射机的接收机。自然，这在由发射装置和接收装置构成的系统对这两个选项都加以实现以使得发射机自动地对准接收机、而接收机本身准许定向优化时是特别有利的。
[0008]由于接收机处可用的收到功率即使对于太赫辐射而言也会随着发射机与接收机之间距离的增大而减小，因而本发明的在其中所发射的功率朝特定方向聚焦的“定向波”具有比这些波在所有空间方向上能各向同性地传播的情形更长的射程。在此太赫波的情形中，此类在点对点通信的意义上的定向无线电是有利的，因为如从电视和无线电传输所知的那样，不必同时向许多接收机供应相同的信号，即不必供给大区域。此处合意的在发射机与接收机之间的数据传输因定向信号而导致最大可能的传输距离。
[0009]如果用于数据传输的太赫波是由光学方法产生的，例如是通过频率在光谱范围内的两个波的差频混频产生的，那么可以按特别简单的方式借助透镜来改变此太赫波束的孔径角。在本发明的范围内，此波束可以直接对准接收机。
[0010]在此方面，发射机与接收机之间存在直接的“视线连接”对于有效的数据传输而言是有利的。这可以例如借助于使太赫发射装置位于房间的天花板上并且由此与房间中几乎每个工作点具有直接视线接触的方式来实现。如果并非对于房间中的每个合意点均存在直接视线接触，那么太赫波也可以在发射机与接收机之间例如从房间的墙壁多次反射。具体地，可以借助一个或更多个可调整的镜子来调整由发射机发出的波束的方向。使太赫光分布到多块独立的镜子准许即使在仅使用一个基频的情况下也能对多个独立的接收机进行寻址，其中使这些接收机在空间上分隔开充分的程度会是有利的。激光振镜可被用作用于此目的的镜子。同样已知的是称为MEMS(微机电系统)的微镜，这些微镜特别灵活并且可被制造为矩阵。另外，有诸如棱镜和光栅之类的用于偏转或弯曲太赫波的各种各样的其他选项可用并且能被用于这些目的。
[0011]为了准许本发明的调整，使发射装置包含关于其应当向哪个方向发送太赫光的信息是有利的。为此目的，可以在发射装置与接收装置之间首先建立基于“常规”无线电技术的连接再通过此路径发起太赫连接的安装。在此方面，使该“常规”无线电连接具有数kb/s数量级上的低带宽是充分的。在此连接的框架内，可以作出对这些组件的相对位置的确定。
[0012]另外，可以借助改变镜子设置或接收机取向来优化抵达接收机的信号强度。通过常规的无线电信道，接收机向发射机报告该信号强度，该发射机基于此来优化发射方向并且可任选地优化辐射的孔径角。
[0013]本发明的本质上采用单向数据交换的处理方式对于诸如IP-TV或音乐和视频下载之类的应用而言是特别有利的。归根结底，在这些应用中，接收大量数据要比发射大量数据更为重要。
[0014]对于特殊应用，双向地采用太赫光是有利的。为此目的，在特别简单的实施例中可以使组件加倍。然而，由于太赫源是相当复杂和昂贵的，因而使用相同的源来发射和接收是有利的。在此方面，接收装置可以采用该太赫源来解调收到信号。此处，两个操作模式是可能的，即同时收发或者诸如举例而言在对讲电话系统的情形中那样的交替收发。
[0015]—般而言，防范偷听的安全性是定向数据通信的重大优点。因此，有了此类定向连接，外部用户几乎不可能获得对所发射数据的访问。连同太赫波不会传播很远并且作为一般化的规律不会穿透墙壁的特性，这表示与迄今为止已知的例如借助WLAN等进行的传输相比相当可观的进步。
[0016]附图文字
[0017]以下参照图1和图2来解释根据本发明的方法。它们示出:
[0018]图1用于执行该方法的系统，以及
[0019]图2接收装置。
【具体实施方式】
[0020]图1示出了本发明的方法。在此情形中，搭载在房间2的天花板I上且具有发射机3的发射装置服务两个接收机4。发射机3生成具有两个信道5和6的太赫载波，并且借助恰适的调制来向这些信道提供数据。发射机3朝两块镜子7和8的方向发出这两个信道5和6，这两个镜子7和8是发射装置的一部分，并且以静止的方式类似地从天花板悬挂着并且能够通过转动和倾斜来操纵。此处，基于介电镜原理的镜子可被用来反射太赫波。也可以使用包括多个聚丙烯和硅层的反射器。用镜子7和8来将发射锥9对准接收机4。
[0021]根据本发明，为借助调整系统来优化镜子设置的目的而在发射装置与接收机4之间进行通信。为此目的，接收机4借助常规的无线电连接10来与发射机3通信。镜子7和8的取向被改变以优化太赫信号的强度。用于调整这些镜子的装置以及那些用于通信的装置是自动调整系统的一部分。
[0022]无线电连接10也可被用来优化发射功率，即在良好连接的情形中减小发射功率或者在不良连接的情形中增大发射功率。这在仅有少量时间可供用于数据交换时，例如在从移动的接收机下载数据时是特别有利的。以此方式，可以在“阵发模式”中在短时间内加载诸设备。到达更远的且易于处置的无线电信号可宣告并准备用太赫光来进行数据传输。在此上下文中，发射机3甚至能短暂地工作在其功率规范以上一一如果很清楚并不必持续如此并且发射机3将不会因此被损坏。以此方式，在必须在短时段内给设备“加载”数据的境况中增大射程是可能的。
[0023]由于诸如光混频器或非线性光学元件之类的常规接收机呈现出与方向相关的灵敏度，因而在接收机处也执行对传入波束的恰适对准会是有利的。此处，附连至接收机的可移动镜子也能够确保太赫辐射被最优地定向到接收机上。替换地，光纤也可被用来接收来自不同方向的太赫波并且随后将这些太赫波定向到存在于接收机组件中的检测器上。
[0024]图2示意性地示出了具有集成光纤的此类接收机组件。此处，用于传导太赫光的光纤12被布置在可以是移动电话或便携式计算机等的设备11中。数种聚合物适于生产此类光纤。光纤12被如此布置，以使得它们向外指向房屋的不同角落。作为示例，在根据该附图的示例实施例中示出了四根光纤12，其中它们的数目可以显著更大。
[0025]不仅如此，例如透镜之类的附加光学组件被安装在每根光纤的向外突出端的前方以聚焦传入的太赫波会是有利的。这些光纤随后将THz信号传导到实际检测器13并在该检测器13处并行地传送该THz信号，以使得该检测器即使使用要求太赫波在特定的角度范围内入射到该实际检测器上的检测方法也能够检测该THz信号。
【主权项】
1.一种用于在发射装置(3，7，8)与接收装置(4)之间进行无线数据传输的方法，其中所述数据作为信号被调制到频率范围在0.1太赫与10太赫之间的电磁载波上， 其特征在于， 由所述发射装置(3，7，8)发射的所述载波朝所述接收装置(4)的方向聚焦，其中所述发射装置(3，7，8)由调整系统对准所述接收装置(4)，并且其中所述调整系统采用所述发射装置(3，7，8)与所述接收装置(4)之间的无线通信来进行自动对准。2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述用于数据传输的太赫波是由光学方法产生的，尤其是通过频率在光谱范围内的两个波的差频混频产生的。3.如权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述发射装置(3，7，8)和所述接收装置(4)被如此布置，以使得存在直接的“视线连接”，其中所述视线连接尤其存在于要与所述发射装置(3，7，8)相关联的镜子(7，8)和/或所述接收装置(4)之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 无线通信系统(10)被用于所述自动对准，所述无线通信系统(10)宣告所述发射装置(3，7，8)与所述接收装置(4)之间的所述连接并交换关于所述载波的最优发射方向的信息。5.—种用于实现根据前述权利要求中任一项所述的方法的系统， 其特征在于， 所述系统包括发射装置(3，7，8)、接收装置(4)、用于自动地将所述发射装置(3，7，8)对准所述接收装置(4)的调整系统、以及用于支持所述调整系统的无线通信系统(10)。6.如权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述发射装置(3，7，8)具有能够移动并且受所述调整系统控制的镜子(7，8)以将所述载波对准所述接收装置(4)。7.如权利要求5或6所述的系统， 其特征在于， 所述发射装置(3，7，8)具有受电控制或者用光控制的弯曲元件以将所述载波对准所述接收机。8.如权利要求5到7中任一项所述的系统， 其特征在于， 所述系统包括用于确定所述发射装置与所述接收装置的相对位置的测量系统。9.一种适用于尤其借助根据前述权利要求中任一项所述的系统来进行无线数据传输的接收机，其中所述数据作为信号被调制到频率范围在0.1THz与1THz之间的电磁载波上， 其特征在于， 所述接收装置(4)被如此布置在所述接收机中，以使得它们能够接收来自不同方向的太赫辐射。10.如权利要求9所述的接收机， 其特征在于， 所述接收装置尤其借助类似光纤的光波导(12)来使所述入射载波偏转，以使得它们能够被布置在所述接收机中的检测器(13)接收。
【文档编号】H04B10/90GK105897347SQ201510967083
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2009年4月8日
【发明人】R·迈克尔斯, H·J·艾因西德勒, T·默斯多夫, G·卡德尔, J·克劳斯, K·米尔佐斯基, M·纽曼, K·布斯, I·布罗宁, R·索沃德, J·基斯林, B·克纳伯
【申请人】德国电信股份有限公司