[发明专利]一种无线轨道角动量多址接入系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种无线轨道角动量多址接入系统。

背景技术

未来5G无线传输网络的主要技术特征包括低时延、高可靠、低功耗以及海量接入。作为无线传输网络中的关键技术，常用的多址接入技术有频分多址，时分多址，码分多址以及正交频分多址等技术。这些常见的多址接入技术利用了时间，空间和频率等维度来提高无线传输系统的性能如通信速率，信道容量以及频谱利用率等，但随着数字设备的逐渐增多以及多媒体业务的不断发展，这些多址接入技术已经不能满足5G系统的要求。

此外，尽管多输入多输出技术即MIMO技术的引出，使得无线通信系统的频谱利用率得到了有效的改善，但这仍无法满足未来5G系统中海量接入和高速传输的需求。

由此可见，现有技术存在频谱利用率和信道容量较低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无线轨道角动量多址接入系统，由此解决频谱利用率和信道容量较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种无线轨道角动量多址接入系统，包括N个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制模块、N个OFDM解调模块、N个OAM(Orbital Angular Momentum，轨道角动量)发生器和N个OAM接收器，N≥2，

OFDM调制模块，用于接收多个用户数据，并调制多个用户数据得到调制后的用户数据，传输至OAM发生器；

OAM发生器，用于接收调制后的用户数据，产生OAM波，发射至OAM接收器；

OAM接收器，用于接收OAM波，将OAM波转化成平面波，传输至OFDM解调模块；

OFDM解调模块，用于接收平面波，解调平面波得到解调后的用户数据。

进一步的，N个OFDM调制模块具有相同的子载波频率和子载波数量。

进一步的，OAM发生器为UCA(Uniform Circular Array，均匀圆形阵列)，SPP(Spiral Phase Plate，螺旋相位盘)或者circular traveling-wave OAM天线(循环行波OAM天线，circular traveling-wave OAM antenna)。

进一步的，OAM接收器为UCA或SPP。

进一步的，调制后的用户数据为：

其中，s_i(t)表示第i个OFDM调制模块在t时刻调制后的用户数据，d_i(k，t)表示第i个OFDM调制模块的第k个子载波在t时刻接收的用户数据，j表示虚数单位，1≤k≤K，1≤i≤N。

进一步的，OAM波为：

其中，表示第i个OAM发生器产生的OAM波，l_i表示OAM波的状态值，表示OAM波的方向角。

进一步的，平面波为：

其中，r_i(t)表示第i个OAM接收器转化后的平面波。

进一步的，解调后的用户数据为：

其中，表示第i个OFDM解调模块的第k个子载波在t时刻解调平面波得到解调后的用户数据。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

电磁波不仅具有线动量还具有角动量，其中，角动量又分为旋转角动量和轨道角动量，旋转角动量与电磁波的极化有关，具有垂直和水平两个状态，而轨道角动量和电磁波的空间分布有关，具有无数个状态，将轨道角动量的状态称为OAM state。OAM state可以为任意整数。将OAM state不为0的电磁波称为OAM波。与常见平面波不同的是，OAM波的波前具有螺旋型分布，且能量集中于围绕着发射轴的一个圆环内，靠近发射轴的地方能量几乎为0。具有不同OAM state的OAM波彼此正交，本发明通过引入OAM波的OAM状态这一新的维度，从而可以为无线通信技术提供一个新的可利用维度。通过将轨道角动量与OFDM技术结合实现一种无线轨道角动量多址接入系统，有效的提升无线通信系统的频谱利用率和多址接入系统信道容量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的无线轨道角动量多址接入系统模型示意图；

图2是本发明实施例提供的无线轨道角动量多址接入系统的实施流程；