[发明专利]基于索引调制的涡旋电磁波跳模-频抗干扰系统和方法

权利要求书

1.一种基于索引调制的涡旋电磁波联合跳模-频抗干扰方法，其特征在于，包括有以下步骤：

Step1:二进制信息分流：将基于索引调制的涡旋电磁波联合跳模-频抗干扰系统输入的二进制信息比特分为信号调制信息比特和二维索引调制信息比特；设基于索引调制的涡旋电磁波联合跳模-频抗干扰系统每帧发送的信息比特总数为p＝p₁+p₂，其中前p₁位比特表示激活的OAM模态和子载波所组合的OAM模态-子载波频率对所对应的索引调制信息比特；后p₂位比特表示激活的OAM模态-子载波频率对传输M阶信号调制所需的信号调制信息比特；

Step2:索引调制和信息调制：假设OAM发送天线模块和OAM接收天线模块分别采用均匀分布N_t和N_r个阵元的圆阵列天线，OAM发送天线模块能够产生N_t个OAM模态；另外，假设基于索引调制的涡旋电磁波联合跳模-频抗干扰系统可用的子载波总数为N_f；合成I个OAM模态-子载波频率对，发送组合映射器根据索引调制比特信息控制发送OAM模态索引选择器从N_t个OAM模态中选择激活I个OAM模态，同时控制发送子载波索引选择器从N_f个子载波索引选择器中激活I个子载波，所激活的I个OAM模态和I个子载波根据索引调制比特信息一一对应且不重复地组合成I个OAM模态-子载波频率对；对log₂M位信号调制信息比特进行M阶调制，映射成一个星座点符号，每个OAM模态-子载波频率对可分别携带一个星座点符号，则可得到p₂＝Ilog₂M；

Step3:星座点符号信息加载实现OAM模态-子载波对跳变：将第i个激活的OAM模态-子载波频率对携带的星座点符号信息加载到发送均匀圆阵列天线的所有阵元，1≤i≤I，但相邻阵元间存在相位差其中l_i表示第i个激活的OAM模态-子载波频率对所对应的OAM模态阶数，|l_i|≤N_t/2，产生相互正交的涡旋电磁波信号；同时将每个OAM模态-子载波频率对携带的星座点符号信息加载到与第i个激活的OAM模态-子载波频率对所对应的子载波频率f_i上，实现I个OAM模态-子载波频率对同时跳变，产生I路相互独立且正交的涡旋电磁波信号，利用发送均匀圆阵列天线进行I路相互独立且正交的涡旋电磁波信号发送；

Step4:信息传输：I路相互独立且正交的涡旋电磁波信号经过信道进行传输，接收均匀圆阵列天线接收到发送均匀圆阵列天线发送的该涡旋电磁波信号；

Step5：信息解跳，干扰过滤：接收器通过对接收到的I路相互独立且正交的涡旋电磁波信号分别在两个独立的OAM模态域和频率域上进行解跳，利用OAM模态间正交性和子载波频率间正交性，过滤干扰信号，得到固定中频且不携带OAM模态的信号；

Step6:干扰概率计算：分析计算得到的固定中频且不携带OAM模态信号在每一跳有I_J个OAM模态-子载波频率对被干扰的情况下的干扰概率，0≤I_J≤I，考虑I_J可能取值的所有情况，遍历不同的I_J取值，得到不同I_J取值下有用信号被干扰的概率；

Step7：输出二进制信息比特和计算条件误码率：考虑固定中频且不携带OAM模态解跳信号有I_J个OAM模态-子载波频率对被干扰的情况，假设接收器已知与I个OAM模态-子载波频率对相对应的信道状态信息，利用最大似然解码器，联合估计发送的I路相互独立且正交的涡旋电磁波信号，输出估计的发送二进制信息比特；利用矩母函数，计算固定中频且不携带OAM模态解跳信号有I_J个OAM模态-子载波频率对被干扰情况下的条件误码率；

Step8:计算平均误码率：考虑I_J可能取值的所有情况，遍历I_J所有取值，对固定中频且不携带OAM模态解跳信号有I_J个OAM模态-子载波频率对被干扰情况下的条件误码率进行加权求和，加权值为得到的固定中频且不携带OAM模态信号在每一跳有I_J个OAM模态-子载波频率对被干扰的情况下的干扰概率，计算基于索引调制的涡旋电磁波联合跳模-频抗干扰方法的平均误码率，得到衡量和评价基于索引调制的涡旋电磁波联合跳模-频抗干扰能力。