[发明专利]一种轨道角动量无线通信系统的轴对准调节方法及其系统

说明书

本发明涉及一种轨道角动量无线通信系统的轴对准调节方法及其系统，该方法包括：S1，接收端在接收到发送端发送的训练信号后，对所述训练信号的模式进行识别；S2，如果与设定的模式一致，则向所述发送端发送确认对准信号；S3，若果与设定的模式不一致，则对所述接收端进行轴对准调节，调节完成后，向发送端发送确认对准信号。本发明的轨道角动量无线通信的轴对准调节方法及其系统，使用训练信号重传确认的流程和自动调节轴对准的方法，解决了轨道角动量无线通信中轴失准对探测的影响，保证了端到端通信的可靠性。

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其是涉及一种轨道角动量无线通信的轴对准调节方法及其系统。

背景技术

目前，随着手机终端的普及，现有的密集编码和信道共享技术已经不能有效避免可用无线电波频段的拥塞，这给用户的使用造成了很大不便。因此，发展新的技术来有效利用频谱，调高信息传输速率显得至关重要。

一种办法是利用电磁场轨道角动量——这一迄今为止还未用于无线通信的本质物理属性。电磁场不仅具有能量还具有角动量，按照量子力学的观点，角动量可以分解为两部分：自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。其中，自旋角动量与电磁波的极化有关，因此表征了光子的螺旋性，轨道角动量与电磁波在垂直传播轴方向上的螺旋相位剖面有关。轨道角动量是一个基本的物理量，具有无穷多个本征状态，它提供了不同于自旋角动量的另一个自由度。由于轨道角动量状态彼此正交，因而在不增加频谱宽度的前提下，轨道角动量状态可以作为正交的通信信道，使无穷多路传统的通信协议捻合到一起。理论上，可以将10(或100或1000…)路WiFi或者LTE信号在单束波上传输，从而将系统吞吐量增加10(或100或1000)倍。这为频谱资源严重紧缺的无线通信提供了一个充满希望的解决方案。因而，轨道角动量可以作为不同于时域、空域、频域、码域的又一个有用的自由度，从而极大提升通信系统的容量。

实现轨道角动量通信的前提是接收端能精确地识别轨道角动量的任一模式。目前探测轨道角动量的方法可以分为两类，一类是相位梯度法，这种方法利用共平面的两天线所测电磁场的相位差来估计轨道角动量的模式值。另一类是通过测量电磁场的完整信息得到关于不同轨道角动量模式的功率谱。但是，不同于传统的移动通信，轨道角动量模式的探测都要求探测装置与发射装置轴精确对准，否则，微小的偏离会给测量带来误差甚至错误，这会严重影响轨道角动量无线通信系统的性能。因此，轴对准问题在轨道角动量通信中具有决定性的作用。

发明内容

本发明提供一种适用于轨道角动量无线通信的轴对准自适应控制方法及其系统，使用训练信号重传确认的流程和自动调节轴对准的方法，解决了轨道角动量无线通信中轴失准对探测的影响，保证了端到端通信的可靠性。

根据上述目的，本发明提供了一种轨道角动量无线通信系统的轴对准调节方法，所述方法包括：S1，接收端在接收到发送端发送的训练信号后，对所述训练信号的模式进行识别；S2，如果与设定的模式一致，则向所述发送端发送确认对准信号；S3，若果与设定的模式不一致，则对所述接收端进行轴对准调节，调节完成后，向发送端发送确认对准信号。

其中，所述发送端在发送训练信号时，监听在设定的时间内是否收到所述发送端发送的确认对准信号，若没有收到，则重新发送上述训练信号，当收到所述确认对准信号后，所述发送端停止发送上述训练信号，并行发送端发送与所述确认对准信号相同的确认信号。

其中，所述发送端在监听在设定的时间内是否收到确认对准信号时，以设定的时间间隔周期性地发送训练信号，直到收到所述确认对准信号。

其中，所述对接收端进行轴对准调节包括：将轨道角动量功率谱的方差作为衡量所述接收端偏离程度的指标，通过特定的算法寻找方差的最小方向，从而确定轴对准的调节方向。

其中，所述对接收端进行轴对准调节包括分别在对轴的横向偏移(x,y)和对轴的倾斜(γ,η)方向上进行调节。