[发明专利]模态集确定方法、装置、网络侧设备及终端

说明书

本发明实施例提供一种模态集确定方法、装置、网络侧设备及终端，该方法包括：根据模态集的评价函数的最大取值，确定第一信息；向终端发送所述第一信息，所述第一信息用于辅助所述终端确定发送模态集；本发明实施例基于模态集的平均信噪比以及接收端半径构成评价函数，并基于评价函数的最大取值确定最佳的发送模态集，能够在非理想情况下减少干扰获得最大的系统容量的同时保证接收端半径最佳。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是指一种模态集确定方法、装置、网络侧设备及终端。

背景技术

随着移动数据需求的飞速增长，频谱资源紧缺的问题已成为限制无线通信产业发展的瓶颈。到目前为止，无线通信仍旧建立在平面电磁波(PE)上，通过检测电场强度，来实现信号的接收与解调。复用维度主要包括时域(TDM)、频域(FDM)、码域(CDM)、空域(SDM)和极化域(PDM)，很难进一步提高系统容量。轨道角动量(Orbit Angular Momentum，OAM)是区别于电场强度的固有独立物理量，提供了无线传输的新维度。通过OAM的复用可以在不依赖于诸如时间和频率的传统资源的情况下发送多个同轴数据流，从而潜在地增加无线通信链路的系统容量和频谱效率，并有望应用于6G无线通信网络中。

在正常电磁波中添加一个相位旋转因子e^ilθ，此时相位波前将不再是平面结构，而是围绕波束传播方向旋转，如图1给出的电磁波OAM示意图所示。具有OAM的电磁波又称“涡旋电磁波”，其中OAM模态为l＝0为平面波，即传统电磁波辐射模式。而对于l≠0的情况，电磁波的相位分布沿着传播方向呈螺旋上升的形态。不同本征值l的电磁涡旋波是相互正交的，可以在同一带宽内并行传输不同本征值的OAM涡旋波，提供了无线传输的新维度。涡旋电磁波的另一个重要特点是波束整体呈发散形态，波束中心存在凹陷，中心能量为零，整个波束呈现中空的倒锥形。随着模值的增大，距离的增加，越来越发散。

OAM射频电磁波可以由环形天线阵、螺旋相位板、抛物面天线和特殊电磁结构产生。

均匀环形天线阵(UCA)：在圆环上等间距布满天线阵元，每个阵元的馈电相位依次延时2πl/N(N为天线阵元个数，l为OAM模态数)，从而等效出一个沿着传播方向呈螺旋分布的相位图。鉴于其简单的OAM电磁波产生原理，这种采用环形天线阵产生OAM电磁波的方式被大量应用在仿真和原理实验中。

螺旋相位板：电磁波透过螺旋相位板(或者经过螺旋相位面反射)之后相位沿着传播方向依次延时，其产生的电磁波在空间叠加之后等效出一个螺旋相位面。

螺旋抛物面天线：把普通的抛物面天线一侧开一道口，将口的两边错开，将其扭曲成螺旋状，从物理上模拟了波束相位的旋转，使得电磁波束的不同点相对其他点而言有了不同的相位波前，因而将普通电磁波扭曲成了涡旋电磁波。

除了天线阵、螺旋相位板和抛物面天线产生OAM电磁波方式之外，电磁超材料法和谐振腔法也是较为常用的产生方式。电磁超材料产生OAM电磁波的原理是在电磁波介质材料上构造特殊的金属结构使得电磁波透过或者经其反射之后的波前相位依次延时，进而在空间叠加之后产生OAM电磁波。

OAM射频电磁波接收方法包括：全空域共轴接收、部分接收和单点接收三种方法。

全空域共轴接收：接收端需与发射端共轴对齐，采用与发射端OAM模态相反的接收天线从空间接收整个环形波束能量，发射的OAM电磁波被接收天线相位补偿后变为常规平面电磁波，由于OAM电磁波波束发散，所需天线尺寸随着传输距离的增加而线性增大，全空域的接收方法只适用于短距离点对点接收。

部分接收法：接收端需与发射端共轴对齐，在部分环形波束上均匀布置一个弧形天线阵列接收信号，对接收信号做傅里叶变换即可完成不同相位差的检测，完成不同OAM模态的检测和分离。这种方法分离的OAM模态数量受限于接收天线个数和尺寸，且检测同一数量的OAM模态所需的天线阵弧段尺寸随传输距离而增大。