[发明专利]基于智能反射面的广义电磁波轨道角动量传输系统

权利要求书

1.一种基于智能反射面的广义电磁波轨道角动量传输系统，其特征在于，包括下行链路子系统和上行链路子系统，其中：

上行链路子系统包括依次布置的信号发射用户、第二智能反射面阵列、信号接收基站，其中，

信号发射用户，用于估计下行到达波束的DOA，从而确定原路径，并按照原路径上传用户信息到第二智能反射面阵列的智能反射面；

第二智能反射面阵列，用于把用户上传的所述用户信息按原路径反射到信号接收基站；

信号接收基站，用于对信号发射用户上传的所述用户信息进行解调或转发处理；

下行链路子系统包括依次布置的信号发射基站、第一智能反射面阵列和终端用户，其中，

信号发射基站，用于产生多个具有空间相位梯度的广义OAM波束，将所述用户信息加载到所述广义OAM波束上，并波束赋形到第一智能反射面阵列的智能反射面；

第一智能反射面阵列，用于把信号发射基站产生的每个广义OAM波束汇聚到终端用户；

终端用户，用于将汇聚的广义OAM波束累加解调处理，并恢复出所述用户信息，

其中，所述第二智能反射面阵列、所述第一智能反射面阵列是同一个智能反射面阵列，

其中，信号接收基站、信号发射基站是同一个基站，

其中，所述第一智能反射面阵列中的第一智能反射面改变电磁波的波束指向，不改变波束的相位，且第一智能反射面阵列的阵子个数大于OAM波束的个数，

通过第一智能反射面阵列的每个智能反射面反射的波束由MIMO平面阵列因子等效如下：

其中，N_x是xyz笛卡尔坐标系中MIMO平面阵列x轴方向的阵子数，N_y是MIMO平面阵列y轴方向的阵子数，A_xm是沿x轴方向排列的线性阵列的第m个阵子的激励振幅，A_yn是沿y轴方向排列的线性阵列的第n个阵子的激励振幅，k是电磁波波矢，d_x是平面阵x轴方向阵子之间的间距，d_y是平面阵y轴方向阵子之间的间距，是波束的扫描方位角，是波束的最大方位角，θ是波束的扫描俯仰角，θ₀是波束的最大俯仰角，

2.根据权利要求1所述的基于智能反射面的广义电磁波轨道角动量传输系统，其特征在于，

所述信号发射基站基于MIMO阵列产生调制数据的广义OAM波束，其中产生模态为l的OAM波束，需要MIMO阵列产生的第n个波束相位表达式如下：

其中表示第n个波束的相位，N表示产生波束的数量，l为OAM模态数。

3.根据权利要求1所述的基于智能反射面的广义电磁波轨道角动量传输系统，其特征在于，

下行链路子系统的链路方程表示为

y＝HTs+n (5)

其中，整个下行链路的信道

信号发射基站到智能反射面的信道矩阵为智能反射面到终端用户的信道矩阵为表示复数域，s表示由所述用户信息产生的发生数据，为零均值的加性高斯白噪声，表示复数，表示高斯正态分布，噪声方差为σ²I，表示噪声系数，信号发射基站的补偿矩阵为下行链路子系统中智能反射面的数量为N_R，信号发射基站发送的波束数量为N_T。

4.根据权利要求1所述的基于智能反射面的广义电磁波轨道角动量传输系统，其特征在于，OAM波束在柱坐标系点的电场为其中，A_l表示OAM模态l的幅值，ρ、z和分别对应于柱坐标中的径向、传输距离和横向方位角，N表示接收波束的数目，i表示接受的第i个信号，

OAM模态为l₁和OAM模态为l₂的复用信号在时间t上的解调计算为

是OAM模态为l₁的信号，是OAM模态为l₂的信号。