[发明专利]基于涡旋电磁波的信号调制解调方法及系统

说明书

本发明实施例提供的基于涡旋电磁波的信号调制与解调方法及系统，通过发送端的发送模块第一端口将发射端产生的零模态信号发送至接收端，在接收到接收端反馈的相位差计算完成信号后，该发送模块分别通过第一端口及第二端口，将零模态信号及所述发射端产生的一模态信号同时发送至接收端。接收端中的接收模块接收发射端发送的零模态信号，对零模态信号中做归一化处理，通过计算模块分别计算其他各路信号与基准信号之间的相位差，补偿模块根据相位差，对其他各路信号做相位补偿操作，标识模块根据公式分别对零模态信号及一模态信号进行标识，降低了对发射端的要求、实现了对涡旋电磁波的解调以及达到了利用涡旋电磁波进行无线通信的效果。

技术领域

本发明涉及无线电通信技术领域，特别涉及一种基于涡旋电磁波的信号调制与解调方法及系统。

背景技术

由于移动智能终端的普及和相关数据服务技术的飞速发展，促使无线业务需求急速增长。但是，由于无线频谱资源的有限性、独占性和稀缺性极大地限制了无线通信技术的发展，为此人们先后提出了时分多址TDMA、码分多址CDMA、正交频分复用OFDM等多种复用技术来提高无线频谱的利用率。然而，传统的无线通信技术主要利用电磁波辐射的线性动量进行信息传输，并且在同一时间及同一码域里，一个频带只能传输一路信息。

具有连续螺旋相位波前结构的电磁波称为涡旋电磁波，其由轨道角动量OAM驱动。涡旋电磁波波前相位与轨道角动量之间存在一定的数学逻辑关系，且场强分布呈现出一种新的有别于传统平面电磁波的中空结构。涡旋电磁波理论中，将轨道角动量的拓扑荷称为模态。多个轨道角动量同时驱动的不同模态涡旋电磁波关于方位角相互正交，使得多模态涡旋电磁波可共享同一信道，为进一步大幅度提升无线通信系统的性能提供了可能性。具体来说，将涡旋电磁波的模态提供的信息调制新维度与传统的幅度、相位等调制方式相结合可形成独立三维调制，为无线通信超大容量传输提供了技术支撑，为日益突出的频谱资源紧张的矛盾提供一个全新且极富潜力的解决方案。

目前基于涡旋电磁波通信的信号调制解调技术还尚未成熟，大部分技术仅仅做到了对涡旋电磁波的检测，并没有实际利用其进行通信，如申请公布号为CN105785323的发明中，只提出了多模态涡旋电磁波的分离方法，并没有给出具体的调制解调方式，也没有进行实际测试。理论上，发射端发射零模态信号时，接收端的各个阵元接收到的信号的相位应一致，但是在实际中由于各种因素导致各个阵元上接收到的信号的相位不一致，导致无法对涡旋电磁波解调，不能利用涡旋电磁波进行无线通信。

发明内容

本发明实施例提供了基于涡旋电磁波的信号调制与解调方法及系统，以解决现有信号接收设备缺少载波同步功能导致的无法对涡旋电磁波的解调、不能利用涡旋电磁波进行无线通信的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于涡旋电磁波的信号调制与解调方法，该方法适用于发射端，包括：

通过第一端口将零模态信号、通过第二端口将一模态信号分别发送至接收端，其中，零模态信号对应的二进制位数字不全为零，一模态信号对应的二进制位数字全为零；

在接收到接收端反馈的相位差计算完成信号后，通过第一端口将零模态信号、通过第二端口将一模态信号同时发送至接收端。

第二方面，本发明实施例提供了另一种基于涡旋电磁波的信号调制与解调方法，该方法适用于接收端，包括：

接收发射端发送的零模态信号，对零模态信号中做归一化处理；

选取接收到的任意一路零模态信号作为基准信号，分别计算接收到的其他各路信号与基准信号之间的相位差，将其他各路信号与所述基准信号之间的相位差分别记为Δ₂₁、Δ₃₁、Δ₄₁…Δ_N1，其中，N＝2ⁿ，n为正整数；

向发射端发送相位差计算完成信号并保存相位差；

根据相位差，对其他各路信号做相位补偿操作；