Oam电磁波传输装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种0AM电磁波传输装置及方法。
【背景技术】
[0002] 2011年3月，瑞典空间物理研宄所Thide教授小组在意大利威尼斯的泻湖水面上 用实验证明：利用OAM (Orbital Angular Momentum)电磁波即通过扭曲电磁波，可双倍提 升无线通信的容量，基于0AM电磁波可以双倍提升信道容量的特点，0AM电磁波具有较大的 适用范围。但是，设计人经研宄发现，现有的0AM电磁波使用的旋转电磁波在中心是一个零 点，电磁波的强度非常小，接近于零，因而0AM电磁波无法远距离传输，对0AM电磁波的推广 应用造成了不利影响。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种0AM电磁波传输装置及方法，以改 善现有技术中0AM电磁波无法远距离传输，对0AM电磁波的推广应用造成了不利影响的问 题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种0AM电磁波传输装置，包括发射装置，所述发 射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；
[0006] 所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，，每个 所述发射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一 反射器的主轴上；
[0007] 所述发射装置还包括与所述多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口， 与所述多个发射激励端口均相连的0AM复用器，以及与所述0AM复用器相连的第一 0AM增 益均衡器；
[0008] 所述0AM复用器和所述第一 0AM增益均衡器用于将待传输的M维的并行信号STn 经增益均衡和复用之后转换为N维的天线激励信号S' Tj。
[0009] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还 包括接收装置，所述接收装置包括第二反射器和多个接收天线单元；
[0010] 所述多个接收天线单元均匀排列在位于所述第二反射器上的第二圆周上，每个所 述接收天线单元的辐射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圆周的圆心位于所述第二反 射器的主轴上，每个所述接收天线单元的口面分别正对一个所述发射天线单元的口面，所 述第二反射器的主轴方向与所述第一反射器的主轴方向位于同一直线上或与所述第一反 射器的主轴方向形成小于60度的夹角；
[0011] 所述接收装置还包括与所述多个接收天线单元一对一相连的多个接收端口，与所 述多个接收端口均相连的0AM解复用器，以及与所述0AM解复用器相连的第二0AM增益均 衡器；
[0012] 所述OAM解复用器和所述第二OAM增益均衡器用于将接收的N维信号s' w解复 用和增益均衡之后输出M维的并行信号sKn。
[0013] 结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种 可能的实施方式，其中，所述多个发射天线单元和所述多个接收天线单元均为偶极子天线， 所述多个发射天线单元的方向与所述第一圆周的中轴线平行；所述多个接收天线单元的方 向与所述第二圆周的中轴线平行。
[0014] 结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种 可能的实施方式，其中，所述第一圆周的半径和所述第二圆周的半径均大于所述0AM电磁 波波长的两倍。
[0015] 结合第一方面的一种或第二种或第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第 一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第一反射器和所述第二反射器均为旋转抛物 面，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的焦点上，所述第二圆周的圆心位于所述第 二反射器的焦点上，所述第一反射器的焦点位于所述发射天线单元的口面内，所述第二反 射器的焦点位于所述接收天线单元的口面内。
[0016] 结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种 可能的实施方式，其中，所述多个发射天线单元的轴向均平行于所述第一反射器的主轴，所 述多个接收天线单元的轴向均平行于所述第二反射器的主轴；或
[0017] 所述多个发射天线单元的轴向均垂直于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天 线单元的轴向均垂直于所述第二反射器的主轴。
[0018] 第二方面，本发明实施例提供了一种0AM电磁波传输方法，应用于上述0AM电磁波 传输装置，所述方法包括：
[0019] 所述发射装置获得经基带调制和信道均衡处理后的M维的并行信号sTn;
[0020] 将所述M维的并行信号STn进行增益均衡和0AM复用，得到N维的天线激励信号 S Tj;
[0021] 将所述N维的天线激励信号S' "通过发射天线单元进行发射。
[0022] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，所述方 法还包括：
[0023] 所述接收装置对所述发射装置发射的N维信号s'w进行接收；
[0024] 将所述N维信号s' &.进行解复用和增益均衡，得到M维的并行信号s Kn。
[0025] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，在最大 可并行传输模式数M= 2时，所述方法包括：
[0026] 发射装置对连续时间的两个码元向量序列[ST11_12, ST21_22]发射的符号cl和c2按 照如下矩阵进行排列，形成两个态Alamounti Scheme时空发射分集：
[0027]
【主权项】
1. 一种OAM电磁波传输装置，其特征在于，包括发射装置，所述发射装置包括第一反射 器和多个发射天线单元； 所述多个发射天线单元均匀排列在位于所述第一反射器上的第一圆周上，每个所述发 射天线单元的辐射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器 的主轴上； 所述发射装置还包括与所述多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，与所 述多个发射激励端口均相连的OAM复用器，以及与所述OAM复用器相连的第一 OAM增益均 衡器； 所述OAM复用器和所述第一 OAM增益均衡器用于将待传输的M维的并行信号sTn经增 益均衡和复用之后转换为N维的天线激励信号s' Tj。
2. 根据权利要求1所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，还包括接收装置，所述接 收装置包括第二反射器和多个接收天线单元； 所述多个接收天线单元均匀排列在位于所述第二反射器上的第二圆周上，每个所述接 收天线单元的辐射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器 的主轴上，每个所述接收天线单元的口面分别正对一个所述发射天线单元的口面，所述第 二反射器的主轴方向与所述第一反射器的主轴方向位于同一直线上或与所述第一反射器 的主轴方向形成小于60度的夹角； 所述接收装置还包括与所述多个接收天线单元一对一相连的多个接收端口，与所述多 个接收端口均相连的OAM解复用器，以及与所述OAM解复用器相连的第二OAM增益均衡器； 所述OAM解复用器和所述第二OAM增益均衡器用于将接收的N维信号s' Kj解复用和 增益均衡之后输出M维的并行信号sKn。
3. 根据权利要求2所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，所述多个发射天线单元和 所述多个接收天线单元均为偶极子天线，所述多个发射天线单元的方向与所述第一圆周的 中轴线平行；所述多个接收天线单元的方向与所述第二圆周的中轴线平行。
4. 根据权利要求3所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，所述第一圆周的半径和所 述第二圆周的半径均大于所述OAM电磁波波长的两倍。
5. 根据权利要求2~4任意一项所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，所述第一反 射器和所述第二反射器均为旋转抛物面，所述第一圆周的圆心位于所述第一反射器的焦点 上，所述第二圆周的圆心位于所述第二反射器的焦点上，所述第一反射器的焦点位于所述 发射天线单元的口面内，所述第二反射器的焦点位于所述接收天线单元的口面内。
6. 根据权利要求5所述的OAM电磁波传输装置，其特征在于，所述多个发射天线单元的 轴向均平行于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天线单元的轴向均平行于所述第二反 射器的主轴；或 所述多个发射天线单元的轴向均垂直于所述第一反射器的主轴，所述多个接收天线单 元的轴向均垂直于所述第二反射器的主轴。
7. -种OAM电磁波传输方法，其特征在于，应用于权利要求1~6任意一项所述的OAM 电磁波传输装置，所述方法包括： 所述发射装置获得经基带调制和信道均衡处理后的M维的并行信号STn; 将所述M维的并行信号sTn进行增益均衡和OAM复用，得到N维的天线激励信号s' Tj; 将所述N维的天线激励信号s' "通过发射天线单元进行发射。
8. 根据权利要求7所述的OAM电磁波传输方法，其特征在于，所述方法还包括： 所述接收装置对所述发射装置发射的N维信号s' &.进行接收； 将所述N维信号s' &.进行解复用和增益均衡，得到M维的并行信号S ^
9. 根据权利要求7所述的OAM电磁波传输方法，其特征在于，在最大可并行传输模式数 M = 2时，所述方法包括： 发射装置对连续时间的两个码元向量序列[ST11_12, ST21_22]发射的符号cl和c2按照如 下矩阵进行排列，形成两个态的Alamounti Scheme发射分集：
其中，H为复共轭转置； 接收装置对接收到的两个态进行解复用，将接收到的两个连续时间的向量序列 [SK11-12, SK21_22]按如下公式与预设的复共轭相乘：
获得OAM态发射分集增益。
10. 根据权利要求9所述的OAM电磁波传输方法，其特征在于，所述方法还包括：对于 Q个连续时间的两个码元向量序列[ST11_1M，. . . STQ1_QM]，使用QXM的空时分组码STBC进行编 码，完成发射分集。
【专利摘要】本发明实施例提供了一种OAM电磁波传输装置及方法，改善了现有技术中OAM电磁波无法远距离传输，对OAM电磁波的推广应用造成了不利影响的问题。该装置包括发射装置，发射装置包括第一反射器和多个发射天线单元；多个发射天线单元均匀排列在位于第一反射器上的第一圆周上，每个发射天线单元的辐射方向均朝向第一反射器，第一圆周的圆心位于第一反射器的主轴上，发射装置还包括与多个发射天线单元一对一相连的多个发射激励端口，与多个发射激励端口均相连的OAM复用器，以及与OAM复用器相连的第一OAM增益均衡器。使用该装置及方法，可以显著提高OAM电磁波的传输距离，实施方便，易于推广应用。
【IPC分类】H04B1-38, H04B10-00
【公开号】CN104683021
【申请号】CN201510119945
【发明人】颜罡
【申请人】颜罡
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月19日