一種用于軌道角動量模式解復(fù)用的部分接收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道角動量模式波束的接收領(lǐng)域，尤其涉及一種用于軌道角動量模式 解復(fù)用的部分接收方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今通信系統(tǒng)面臨諸多挑戰(zhàn)，頻譜資源嚴(yán)重缺乏。為了提高通信速率，即便是應(yīng)用 了高密度編碼和信道共享技術(shù)，仍然不能從根本上解決這一問題。一種能夠高效率提高頻 譜效率的方法已經(jīng)被提出。攜帶有軌道角動量（0AM)的電磁波通信得到了諸多關(guān)注。軌 道角動量是電磁波的基本物理屬性，反映電磁波圍繞傳播方向軸的方位角方向的相位變化 參數(shù)。對于任意頻率的電磁波，軌道角動量的拓?fù)浜桑ㄒ卜Q0AM模式）構(gòu)成一組相互正交 的、數(shù)目無限多的本征模式。0AM通信就是利用0AM模式這一組電磁波本征模式的階數(shù)（取 值1)，作為新的可供調(diào)制或復(fù)用的參數(shù)維度資源，即利用不同1值代表不同編碼狀態(tài)或不 同信息通道，從而開辟進一步提高頻譜效率的新途徑。由于1值具有無限取值范圍，理論上 0AM通信具有可無限增加電磁波承載信息量的潛力。
[0003] 攜帶拓?fù)浜蔀?的軌道角動量波束具有相位因子exp(//爐)，表現(xiàn)為螺旋狀的相位 波前。這類光束具有柱對稱的傳播性質(zhì)，光束中心光強為零，且在傳播過程中保持這一特 性。拓?fù)浜?越大，中心光強為零的半徑也越大。由于軌道角動量的波束具有發(fā)散性，隨著 傳播距離的增加，光束中心光強為零的半徑也隨之增加，這對接收端的接收孔徑提出了嚴(yán) 格的要求。大孔徑的接收機不僅成本高，而且制備不易，運輸、安裝都不方便。在軌道角動 量光通信領(lǐng)域，雖然有聚光透鏡可以使得光束集中在小的孔徑中，但對于超長距離的通信， 比如星地光通信、深空光通信，這一問題依然比較嚴(yán)峻。事實上，任何接收機的孔徑大小都 是有限的，這一特性限制了多信道軌道角動量復(fù)用系統(tǒng)的信道數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種用于軌道角動量模式解復(fù)用的部分接收方法，其目的在于實現(xiàn)低 串?dāng)_的多個軌道角動量模式的解復(fù)用的同時，大大減少接收端的體積和成本。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取技術(shù)方案為：
[0006] 選擇一組拓?fù)浜蓾M足一定規(guī)律的軌道角動量波束，實現(xiàn)采用部分接收方法，實現(xiàn) 多個軌道角動量模式的解復(fù)用。
[0007] 如果部分接收的區(qū)域為整個區(qū)域周向的1/n，則要求這組軌道角動量波束中任意 拓?fù)浜蒷i滿足1 i= 1+nm，1為任意一個信道的軌道角動量拓?fù)浜?，m為整數(shù)。滿足條件的 軌道角動量波束之間相互正交，利用這種部分接收方法，可以實現(xiàn)低串?dāng)_的軌道角動量模 式的解復(fù)用，同時大大減少接收端的體積和成本。
[0008] 本發(fā)明的有益效果：基于一組拓?fù)浜蓾M足規(guī)律的軌道角動量波束，使得它們在部 分接收時保持正交，減少串?dāng)_；提供了一種適用于多個軌道角動量復(fù)用通信的部分接收方 法，大大緩解了軌道角動量長距離通信時由于波束發(fā)散以及軌道角動量波束中心無能量引 起的接收機超大接收孔徑的需求。部分接收方法的采用，可降低接收端的制備、運輸、安裝 及綜合成本。同時由于電磁波軌道角動量波束的拓?fù)浜杀旧硎菬o限的，所以這組滿足條件 的軌道角動量的拓?fù)浜衫碚撋弦彩菬o限的，使得利用電磁波軌道角動量特性提升通信頻譜 利用率這一特性依然得到保證。
【附圖說明】
[0009] 圖1完整接收與部分接收的模型；
[0010] 圖2不同拓?fù)浜傻能壍澜莿恿坎ㄊ膹姸确植紙D；
[0011] 圖3發(fā)射軌道角動量拓?fù)浜蔀?2,部分接收為/2時，接收端不同拓?fù)浜绍壍澜?動量波束的能量分布。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳述：
[0013] 圖1給出了完整接收和部分接收的模型。在垂直于軌道角動量波束傳播主軸的平 面上，圖1(a)是完整接收模型，即接收整個角向（0?2JI)的能量；圖1(b)是部分接收。 僅接收角向（〇?0)范圍內(nèi)的能量。顯然部分接收可以大大減小接收端的體積以及其他 綜合成本。
[0014] 對于具有相位因子exP(^|的的軌道角動量波束，空間中福射的軌道角動量的場 可用柱坐標(biāo)表示為：
[0015]
【主權(quán)項】
1. 一種用于軌道角動量模式解復(fù)用的部分接收方法，其特征在于：對于一組拓?fù)浜蔀?A的多個軌道角動量波束構(gòu)成的復(fù)用鏈路，其接收端接收區(qū)域采用整個接收區(qū)域周向的1/ n，此時（=?+??，7為任意的軌道角動量拓?fù)浜?，m為整數(shù)，n為大于等于2的正整數(shù)；那么 這組軌道角動量波束中任意兩個軌道角動量波束之間相互正交，利用部分接收可實現(xiàn)這組 軌道角動量模式的解復(fù)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于軌道角動量模式解復(fù)用的部分接收方法。本發(fā)明中部分接收的孔徑為完整接收所需的整個孔徑圓周的1/n，選擇一組滿足一定規(guī)律的軌道角動量拓?fù)浜蒷i構(gòu)成的多個軌道角動量復(fù)用波束，使其拓?fù)浜蒷i滿足 ，l為任意一個的軌道角動量拓?fù)浜?，m為整數(shù)，n為大于等于2的整數(shù)，則這組軌道角動量波束之間相互正交，在接收端采用1/n的部分孔徑接收，就能夠?qū)崿F(xiàn)低串?dāng)_的軌道角動量模式的解復(fù)用。
【IPC分類】H04B10-60
【公開號】CN104618030
【申請?zhí)枴緾N201410850504
【發(fā)明人】鄭史烈, 章獻民, 金曉峰, 池灝
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月30日