Oam電磁波傳輸裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線通信技術領域，具體而言，涉及一種0AM電磁波傳輸裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 2011年3月，瑞典空間物理研宄所Thide教授小組在意大利威尼斯的瀉湖水面上 用實驗證明：利用OAM (Orbital Angular Momentum)電磁波即通過扭曲電磁波，可雙倍提 升無線通信的容量，基于0AM電磁波可以雙倍提升信道容量的特點，0AM電磁波具有較大的 適用范圍。但是，設計人經研宄發現，現有的0AM電磁波使用的旋轉電磁波在中心是一個零 點，電磁波的強度非常小，接近于零，因而0AM電磁波無法遠距離傳輸，對0AM電磁波的推廣 應用造成了不利影響。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種0AM電磁波傳輸裝置及方法，以改 善現有技術中0AM電磁波無法遠距離傳輸，對0AM電磁波的推廣應用造成了不利影響的問 題。
[0004] 為了實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：
[0005] 第一方面，本發明實施例提供了一種0AM電磁波傳輸裝置，包括發射裝置，所述發 射裝置包括第一反射器和多個發射天線單元；
[0006] 所述多個發射天線單元均勻排列在位于所述第一反射器上的第一圓周上，，每個 所述發射天線單元的輻射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圓周的圓心位于所述第一 反射器的主軸上；
[0007] 所述發射裝置還包括與所述多個發射天線單元一對一相連的多個發射激勵端口， 與所述多個發射激勵端口均相連的0AM復用器，以及與所述0AM復用器相連的第一 0AM增 益均衡器；
[0008] 所述0AM復用器和所述第一 0AM增益均衡器用于將待傳輸的M維的并行信號STn 經增益均衡和復用之后轉換為N維的天線激勵信號S' Tj。
[0009] 結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，還 包括接收裝置，所述接收裝置包括第二反射器和多個接收天線單元；
[0010] 所述多個接收天線單元均勻排列在位于所述第二反射器上的第二圓周上，每個所 述接收天線單元的輻射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圓周的圓心位于所述第二反 射器的主軸上，每個所述接收天線單元的口面分別正對一個所述發射天線單元的口面，所 述第二反射器的主軸方向與所述第一反射器的主軸方向位于同一直線上或與所述第一反 射器的主軸方向形成小于60度的夾角；
[0011] 所述接收裝置還包括與所述多個接收天線單元一對一相連的多個接收端口，與所 述多個接收端口均相連的0AM解復用器，以及與所述0AM解復用器相連的第二0AM增益均 衡器；
[0012] 所述OAM解復用器和所述第二OAM增益均衡器用于將接收的N維信號s' w解復 用和增益均衡之后輸出M維的并行信號sKn。
[0013] 結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種 可能的實施方式，其中，所述多個發射天線單元和所述多個接收天線單元均為偶極子天線， 所述多個發射天線單元的方向與所述第一圓周的中軸線平行；所述多個接收天線單元的方 向與所述第二圓周的中軸線平行。
[0014] 結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種 可能的實施方式，其中，所述第一圓周的半徑和所述第二圓周的半徑均大于所述0AM電磁 波波長的兩倍。
[0015] 結合第一方面的一種或第二種或第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第 一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述第一反射器和所述第二反射器均為旋轉拋物 面，所述第一圓周的圓心位于所述第一反射器的焦點上，所述第二圓周的圓心位于所述第 二反射器的焦點上，所述第一反射器的焦點位于所述發射天線單元的口面內，所述第二反 射器的焦點位于所述接收天線單元的口面內。
[0016] 結合第一方面的第四種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第五種 可能的實施方式，其中，所述多個發射天線單元的軸向均平行于所述第一反射器的主軸，所 述多個接收天線單元的軸向均平行于所述第二反射器的主軸；或
[0017] 所述多個發射天線單元的軸向均垂直于所述第一反射器的主軸，所述多個接收天 線單元的軸向均垂直于所述第二反射器的主軸。
[0018] 第二方面，本發明實施例提供了一種0AM電磁波傳輸方法，應用于上述0AM電磁波 傳輸裝置，所述方法包括：
[0019] 所述發射裝置獲得經基帶調制和信道均衡處理后的M維的并行信號sTn;
[0020] 將所述M維的并行信號STn進行增益均衡和0AM復用，得到N維的天線激勵信號 S Tj;
[0021] 將所述N維的天線激勵信號S' "通過發射天線單元進行發射。
[0022] 結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，所述方 法還包括：
[0023] 所述接收裝置對所述發射裝置發射的N維信號s'w進行接收；
[0024] 將所述N維信號s' &.進行解復用和增益均衡，得到M維的并行信號s Kn。
[0025] 結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，在最大 可并行傳輸模式數M= 2時，所述方法包括：
[0026] 發射裝置對連續時間的兩個碼元向量序列[ST11_12, ST21_22]發射的符號cl和c2按 照如下矩陣進行排列，形成兩個態Alamounti Scheme時空發射分集：
[0027]
【主權項】
1. 一種OAM電磁波傳輸裝置，其特征在于，包括發射裝置，所述發射裝置包括第一反射 器和多個發射天線單元； 所述多個發射天線單元均勻排列在位于所述第一反射器上的第一圓周上，每個所述發 射天線單元的輻射方向均朝向所述第一反射器，所述第一圓周的圓心位于所述第一反射器 的主軸上； 所述發射裝置還包括與所述多個發射天線單元一對一相連的多個發射激勵端口，與所 述多個發射激勵端口均相連的OAM復用器，以及與所述OAM復用器相連的第一 OAM增益均 衡器； 所述OAM復用器和所述第一 OAM增益均衡器用于將待傳輸的M維的并行信號sTn經增 益均衡和復用之后轉換為N維的天線激勵信號s' Tj。
2. 根據權利要求1所述的OAM電磁波傳輸裝置，其特征在于，還包括接收裝置，所述接 收裝置包括第二反射器和多個接收天線單元； 所述多個接收天線單元均勻排列在位于所述第二反射器上的第二圓周上，每個所述接 收天線單元的輻射方向均朝向所述第二反射器，所述第二圓周的圓心位于所述第二反射器 的主軸上，每個所述接收天線單元的口面分別正對一個所述發射天線單元的口面，所述第 二反射器的主軸方向與所述第一反射器的主軸方向位于同一直線上或與所述第一反射器 的主軸方向形成小于60度的夾角； 所述接收裝置還包括與所述多個接收天線單元一對一相連的多個接收端口，與所述多 個接收端口均相連的OAM解復用器，以及與所述OAM解復用器相連的第二OAM增益均衡器； 所述OAM解復用器和所述第二OAM增益均衡器用于將接收的N維信號s' Kj解復用和 增益均衡之后輸出M維的并行信號sKn。
3. 根據權利要求2所述的OAM電磁波傳輸裝置，其特征在于，所述多個發射天線單元和 所述多個接收天線單元均為偶極子天線，所述多個發射天線單元的方向與所述第一圓周的 中軸線平行；所述多個接收天線單元的方向與所述第二圓周的中軸線平行。
4. 根據權利要求3所述的OAM電磁波傳輸裝置，其特征在于，所述第一圓周的半徑和所 述第二圓周的半徑均大于所述OAM電磁波波長的兩倍。
5. 根據權利要求2~4任意一項所述的OAM電磁波傳輸裝置，其特征在于，所述第一反 射器和所述第二反射器均為旋轉拋物面，所述第一圓周的圓心位于所述第一反射器的焦點 上，所述第二圓周的圓心位于所述第二反射器的焦點上，所述第一反射器的焦點位于所述 發射天線單元的口面內，所述第二反射器的焦點位于所述接收天線單元的口面內。
6. 根據權利要求5所述的OAM電磁波傳輸裝置，其特征在于，所述多個發射天線單元的 軸向均平行于所述第一反射器的主軸，所述多個接收天線單元的軸向均平行于所述第二反 射器的主軸；或 所述多個發射天線單元的軸向均垂直于所述第一反射器的主軸，所述多個接收天線單 元的軸向均垂直于所述第二反射器的主軸。
7. -種OAM電磁波傳輸方法，其特征在于，應用于權利要求1~6任意一項所述的OAM 電磁波傳輸裝置，所述方法包括： 所述發射裝置獲得經基帶調制和信道均衡處理后的M維的并行信號STn; 將所述M維的并行信號sTn進行增益均衡和OAM復用，得到N維的天線激勵信號s' Tj; 將所述N維的天線激勵信號s' "通過發射天線單元進行發射。
8. 根據權利要求7所述的OAM電磁波傳輸方法，其特征在于，所述方法還包括： 所述接收裝置對所述發射裝置發射的N維信號s' &.進行接收； 將所述N維信號s' &.進行解復用和增益均衡，得到M維的并行信號S ^
9. 根據權利要求7所述的OAM電磁波傳輸方法，其特征在于，在最大可并行傳輸模式數 M = 2時，所述方法包括： 發射裝置對連續時間的兩個碼元向量序列[ST11_12, ST21_22]發射的符號cl和c2按照如 下矩陣進行排列，形成兩個態的Alamounti Scheme發射分集：
其中，H為復共軛轉置； 接收裝置對接收到的兩個態進行解復用，將接收到的兩個連續時間的向量序列 [SK11-12, SK21_22]按如下公式與預設的復共軛相乘：
獲得OAM態發射分集增益。
10. 根據權利要求9所述的OAM電磁波傳輸方法，其特征在于，所述方法還包括：對于 Q個連續時間的兩個碼元向量序列[ST11_1M，. . . STQ1_QM]，使用QXM的空時分組碼STBC進行編 碼，完成發射分集。
【專利摘要】本發明實施例提供了一種OAM電磁波傳輸裝置及方法，改善了現有技術中OAM電磁波無法遠距離傳輸，對OAM電磁波的推廣應用造成了不利影響的問題。該裝置包括發射裝置，發射裝置包括第一反射器和多個發射天線單元；多個發射天線單元均勻排列在位于第一反射器上的第一圓周上，每個發射天線單元的輻射方向均朝向第一反射器，第一圓周的圓心位于第一反射器的主軸上，發射裝置還包括與多個發射天線單元一對一相連的多個發射激勵端口，與多個發射激勵端口均相連的OAM復用器，以及與OAM復用器相連的第一OAM增益均衡器。使用該裝置及方法，可以顯著提高OAM電磁波的傳輸距離，實施方便，易于推廣應用。
【IPC分類】H04B1-38, H04B10-00
【公開號】CN104683021
【申請號】CN201510119945
【發明人】顏罡
【申請人】顏罡
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月19日