[发明专利]一种多模态轨道角动量复用通信系统及方法

摘要

本发明涉及一种多模态轨道角动量复用通信系统及方法，其中所述系统包括相互通信连接的发射装置和接收装置，其中，所述发射装置包括比特级处理模块、星座映射模块、轨道角动量调制模块、数字域轨道角动量多模态复用模块、DAC模块、上变频模块以及圆环阵列发射天线；所述接收装置包括圆环阵列接收天线、下变频模块、ADC模块、数字域轨道角动量解调及解复用模块以及检测译码模块。本发明实现了物理特征显著区别与传统平面波的涡旋电磁波多模态OAM复用通信技术，并达到了频谱效率与传输速率倍增的目的，进而进一步扩充了模态复用数提升的空间与潜力。本发明可应用于微波或毫米波频段的多模态OAM复用通信系统中。

主权项

一种多模态轨道角动量复用通信系统，其特征在于，所述系统包括：相互通信连接的发射装置和接收装置，其中，所述发射装置包括：M个比特级处理模块，用于分别对外围输入的相互独立的M路信息比特流A(n)进行处理，并生成M路编码比特流B(n)；M个分别与所述M个比特级处理模块一一对应地连接的星座映射模块，用于分别对所述M路编码比特流B(n)进行数字调制，并生成M路调制符号流D(n)；M个分别与所述M个星座映射模块一一对应地连接的轨道角动量调制模块，用于根据一模态定义模块提供的M个预设的OAM拓扑荷，将所述M路调制符号流D(n)转变为M路OAM激励矢量流R(n)；一与所述M个轨道角动量调制模块连接的数字域轨道角动量多模态复用模块，用于对所述M路OAM激励矢量流R(n)进行多路复用处理，以合并产生N路并行的复用激励符号流X(n)；2N个与所述数字域轨道角动量多模态复用模块连接的DAC模块，用于对所述N路复用激励符号流X(n)进行数模转换，并生成2N路复用模拟信号流X(t)；N个与所述2N个DAC模块连接的上变频模块，其中每两个所述DAC模块与一个所述上变频模块连接，所述N个上变频模块用于根据第一相位同步模块提供或触发产生的第一本振信号，对所述2N路复用模拟信号流X(t)进行IQ调制，并产生N路并行的复用射频信号流Y(t)；以及一与所述N个上变频模块连接的圆环阵列发射天线，用于接收所述N路复用射频信号流Y(t)，以发射电磁波；所述接收装置包括：一圆环阵列接收天线，用于接收所述圆环阵列发射天线发射的电磁波，并生成N路并行的阵元射频信号流Γ(t)；N个与所述圆环阵列接收天线连接的下变频模块，用于根据第二相位同步模块提供或触发产生的第二本振信号，分别对所述N路阵元射频信号流Γ(t)进行IQ解调，其中，所述第二本振信号与所述第一本振信号一致；2N个与所述N个下变频模块连接的ADC模块，其中，每两个所述ADC模块与一个所述下变频模块连接，所述2N个ADC模块用于对经过IQ解调的所述N路阵元射频信号流Γ(t)进行模数转换，并生成N路并行的接收复用符号流Θ(n)；一与所述2N个ADC模块连接的数字域轨道角动量解调及解复用模块，用于根据一模态控制模块提供的所述M个预设的OAM拓扑荷，对所述N路接收复用符号流Θ(n)进行OAM解调及多路解复用处理，并生成M路并行的接收基带符号流Λ(n)；以及M个与所述数字域轨道角动量解调及解复用模块连接的检测译码模块，用于分别对所述M路接收基带符号流Λ(n)进行处理，并生成M路并行的输出信息比特流Ω(n)。