[发明专利]一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法

权利要求书

1.一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，在发送端将待传送信息通过光调制器调制到高斯光束上，得到高斯光波；

步骤2，将经步骤1后得到的高斯光波在OAM转换器中转换为OAM光束；

步骤3，OAM光的复用；

步骤4，OAM光的解复用，得到解复用后第p路信号；

步骤5，对步骤4输出的信号进行MIMO均衡，使输出信号更接近输入源信号μ_i(t)。

2.根据权利要求1所述的一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法，其特征在于，所述步骤1中，高斯光波，如式(1)所示；

式(1)中，A_c为振幅；ω_c为光波角频率；为相位角；ω_m是调制信号角频率；A_m是调制信号的振幅；m_a为调幅系数，m_a＝A_m/A_c；t为时间；U′(t)是高斯光波。

3.根据权利要求1所述的一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法，其特征在于，所述步骤2中，OAM光束，如式(2)所示；

式(2)中，s(t)＝1+m_acosω_mt表示加载的信息；exp(jmθ)是高斯光添加的螺旋光相位，其中θ表示方位角；m为OAM光的本征值；是待发送信息在光调制器上调制到高斯光的电场强度；U_OAM(t)是经过OAM转换器生成的OAM光束。

4.根据权利要求1所述的一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法，其特征在于，所述步骤3中，具体为：第i路携带信息的OAM光，如式(3)所示；

U_iOAM(t)＝s_i(t)U(r)exp(jm_iθ) (3)；

式(3)中，exp(jm_iθ)是高斯光添加的螺旋光相位，m_i为第i路OAM光的本征值，s_i(t)＝1+m_acosω_mt表示加载的信息；exp(jm_iθ)是第i路高斯光添加的螺旋光相位；U(r)是第i路待发送信息在光调制器上调制到高斯光的光场强度，其中r表示传输轴的辐射距离；U_iOAM(t)表示第i路携带信息的OAM光；

N路携带信息的OAM光复用在一起，如式(4)所示；经过大气湍流后，完成OAM光的复用，如式(5)所示；

式(4)及式(5)中，s_i′(t)，U′(r)分别为s_i(t)，U(r)是经过大气湍流破坏后的信号和光场；U_MUX(r,θ,t)表示N路携带信息的OAM光的复用；表示经过大气湍流后的OAM复用光束。

5.根据权利要求4所述的一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法，其特征在于，所述步骤4中，具体为：在接收端，对携带信息的复用OAM光的进行解复用，经过逆向空间相位掩膜(exp(-jm_pθ))后，得到解复用后第p路信号，如式(6)所示；

式(6)中，U_p(r)表示第p路待发送信息在光调制器上调制到高斯光的电场强度；(exp(-jm_pθ))表示第p路信号解复用所需的逆向空间相位掩膜；s_p′(t)表示第p路s_p(t)经过大气湍流破坏后的信号；x_p(t)表示第p路解复用后所得信号。

6.根据权利要求5所述的一种抑制OAM复用通信系统串扰的方法，其特征在于，所述步骤5中，具体为：

步骤5.1，对MIMO线性均衡器的输出信号y_j(n)进行非线性变换；

MIMO均衡器第n时刻的输入信号序列矩阵为其中表示均衡器第n时刻第i路输入信号矢量，时间延迟为L+1，即则第n时刻输出信号y_j(n)(j＝1,2,…,N)，如式(7)所示；

步骤5.2，采用变步长的恒模算法对均衡器的权向量进行调整；具体为：

步骤5.2.1，初始化抽头系数矢量n＝0；

步骤5.2.2，当n＝n+1时，根据式(7)计算滤波器输出y_j(n)；

步骤5.2.3，计算误差函数e_j(n)，如式(8)所示；

e_j(n)＝|y_j(n)|²-ξ_j (8)；

式(8)中，e_j(n)表示误差函数；ξ_j为第j路滤波器的源信号μ_i(n)决定的正实数，定义为：

步骤5.2.4，对步长α(n)进行自适应调整迭代，具体过程如下：

步长能够根据均方误差进行自适应调整，其迭代公式如式(9)所示；

式(9)中，α_max是步长最大限定值，k₁和k₂是常数，R_i(n)是均方误差，代表输出信号和理想信号之差的平方的平均值，如式(10)所示；

式(10)中μ_i(m)代表真实信号，y_j(m)为接收信号，n表示系统接收到信号的次数；

当k₁α_j(n)+k₂(1-exp(-R_j(n)))≥α_max时，使下—次的步长为α_max，当k₁α_j(n)+k₂(1-exp(-R_j(n)))＜α_max时，则设定k₁α_j(n)+k₂(1-exp(-R_j(n)))为下次迭代步长；

步骤5.2.5，更新自适应滤波器的抽头系数矢量，具体实现过程如下；

恒模算法的代价函数，如式(11)所示；

式(11)中，J_j(n)表示代价函数；y_j(n)是均衡器的第j路滤波器的均衡输出信号；

自适应算法如式(12)所示；

式(12)中，表示对代价函数中的ω_j求偏导，再将式(11)代入式(12)经导数运算得盲信道均衡恒模算法抽头系数迭代公式如式(13)所示；

式(13)中，均衡器输入信号矢量长度为L+1，均衡器抽头长度为L+1，y_j(n)是均衡器输出信号；

步骤5.2.6，重复步骤5.2.2-5.2.5，直至所有信号都经过均衡。