技术领域
[0001] 本
发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种无线轨道角动量多址接入系统。
背景技术
[0002] 未来5G无线传输网络的主要技术特征包括低时延、高可靠、低功耗以及海量接入。作为无线传输网络中的关键技术，常用的多址接入技术有频分多址，时分多址，码分多址以及
正交频分多址等技术。这些常见的多址接入技术利用了时间，空间和
频率等维度来提高无线传输系统的性能如通信速率，信道容量以及
频谱利用率等，但随着数字设备的逐渐增多以及多媒体业务的不断发展，这些多址接入技术已经不能满足5G系统的要求。
[0003] 此外，尽管多输入多输出技术即MIMO技术的引出，使得无线通信系统的频谱利用率得到了有效的改善，但这仍无法满足未来5G系统中海量接入和高速传输的需求。
[0004] 由此可见，
现有技术存在频谱利用率和信道容量较低的技术问题。
发明内容
[0005] 针对现有技术的以上
缺陷或改进需求，本发明提供了一种无线轨道角动量多址接入系统，由此解决频谱利用率和信道容量较低的技术问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种无线轨道角动量多址接入系统，包括N个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调
制模块、N个OFDM解调模块、N个OAM(Orbital Angular Momentum，轨道角动量)发生器和N个OAM接收器，N≥2，[0007] OFDM调制模块，用于接收多个用户数据，并调制多个用户数据得到调制后的用户数据，传输至OAM发生器；
[0008] OAM发生器，用于接收调制后的用户数据，产生OAM波，发射至OAM接收器；
[0009] OAM接收器，用于接收OAM波，将OAM波转
化成平面波，传输至OFDM解调模块；
[0010] OFDM解调模块，用于接收平面波，解调平面波得到解调后的用户数据。
[0011] 进一步的，N个OFDM调制模块具有相同的子
载波频率和子载
波数量。
[0012] 进一步的，OAM发生器为UCA(Uniform Circular Array，均匀圆形阵列)，SPP(Spiral Phase Plate，螺旋
相位盘)或者circular traveling-wave OAM天线(循环行波OAM天线，circular traveling-wave OAM antenna)。
[0013] 进一步的，OAM接收器为UCA或SPP。
[0014] 进一步的，调制后的用户数据为：
[0015]
[0016] 其中，si(t)表示第i个OFDM调制模块在t时刻调制后的用户数据，di(k，t)表示第i个OFDM调制模块的第k个
子载波在t时刻接收的用户数据，j表示虚数单位，1≤k≤K，1≤i≤N。
[0017] 进一步的，OAM波为：
[0018]
[0019] 其中， 表示第i个OAM发生器产生的OAM波，li表示OAM波的状态值，表示OAM波的方向角。
[0020] 进一步的，平面波为：
[0021]
[0022] 其中，ri(t)表示第i个OAM接收器转化后的平面波。
[0023] 进一步的，解调后的用户数据为：
[0024]
[0025] 其中， 表示第i个OFDM解调模块的第k个子载波在t时刻解调平面波得到解调后的用户数据。
[0026] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0027]
电磁波不仅具有线动量还具有角动量，其中，角动量又分为旋转角动量和轨道角动量，旋转角动量与电磁波的极化有关，具有垂直和
水平两个状态，而轨道角动量和电磁波的空间分布有关，具有无数个状态，将轨道角动量的状态称为OAM state。OAM state可以为任意整数。将OAM state不为0的电磁波称为OAM波。与常见平面波不同的是，OAM波的波前具有螺旋型分布，且
能量集中于围绕着发射轴的一个圆环内，靠近发射轴的地方能量几乎为0。具有不同OAM state的OAM波彼此正交，本发明通过引入OAM波的OAM状态这一新的维度，从而可以为无线通信技术提供一个新的可利用维度。通过将轨道角动量与OFDM技术结合实现一种无线轨道角动量多址接入系统，有效的提升无线通信系统的频谱利用率和多址接入系统信道容量。
附图说明
[0028] 图1是本发明
实施例提供的无线轨道角动量多址接入系统模型示意图；
[0029] 图2是本发明实施例提供的无线轨道角动量多址接入系统的实施流程；
[0030] 图3是本发明实施例提供的无线轨道角动量多址接入系统的三维空间示意图。
具体实施方式
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032] 图1所示，是无线轨道角动量多址接入系统模型示意图；包括N个OFDM调制模块、N个OFDM解调模块、N个OAM发生器和N个OAM接收器，N≥2，
[0033] OFDM调制模块，用于接收多个用户数据，并调制多个用户数据得到调制后的用户数据，传输至OAM发生器；
[0034] OAM发生器，用于接收调制后的用户数据，产生OAM波，发射至OAM接收器；
[0035] OAM接收器，用于接收OAM波，将OAM波转化成平面波，传输至OFDM解调模块；
[0036] OFDM解调模块，用于接收平面波，解调平面波得到解调后的用户数据。
[0037] 每个OFDM调制模块具有相同的子载波频率和子载波数量，每个OFDM调制模块的子载波数量为K；在时间t，第i个OFDM调制模块的第k个子载波上的调制的数据为di(k，t)，经第i个OFDM模块调制后传输给第i个OAM产生器的数据为si(t)，经第i个OAM产生器发射的OAM波为 实施例中，记，在时间t，第i个OAM接收器接收到的OAM波为 第i个OFDM解调模块接收到所述OAM接收器转化后的数据为ri(t)，经第i个OFDM解调模块解调后在其第k个子载波上得到的解调后的数据为
[0038] OAM发生器为UCA，SPP或者circular traveling-wave OAM天线。
[0039] 其中，UCA由多个均匀分布在圆形阵列上的阵元组成，传输到多个阵元的多路
信号都来自同一个输入，但是在进入天线前，多路信号各自经过了一个
移相器，被
叠加了一个相位。若想得到OAM state为l的OAM波，则第i个天线的信号叠加了 的相位，此处，Nt为组成UCA的阵元个数。这样经过所有天线一周的叠加，总的相位变化了l×2π。最终从UCA发射出的电磁波，就是能近似为具有OAM state为l的OAM波。
[0040] SPP是一个具有螺旋状外观的盘状装置。由于SPP在旋转一周时各部分的厚度不同，因此当平面电磁波穿过SPP后平面波在垂直于传播方向的相位上会具有螺旋性，成为OAM波。
[0041] Circular traveling-wave OAM天线利用CLA(循环回路天线，Circular loop antennas)产生和发射OAM波。
[0042] OAM接收器为UCA或SPP。
[0043] 图2所示，是实施例中无线轨道角动量多址接入系统的实施
流程图，具体包括如下步骤：
[0044] a.用户数据调制步骤：将多个用户的数据经过N(N≥2)个OFDM调制模块进行调制，经第i个OFDM模块调制后的用户数据可以表示为：
[0045]
[0046] b.OAM波发射步骤：通过N(N≥2)个OAM产生器发射N个具有不同OAM状态的OAM波，所述OAM产生器接收经由所述调制模块调制得到的数据，并将该数据加载于发射的OAM波上，第i个OAM产生器发射的OAM波的OAM状态值为li(li为任意整数)，从而，第i个OAM产生器发射的OAM波可表示为：
[0047]
[0048] c.OAM波接收步骤：通过N(N≥2)个OAM接收器接收由OAM产生器发射的OAM波，则，第i个OAM接收器接收并转化后的平面波可表示为：
[0049]
[0050] d.用户数据解调步骤：利用N个解调模块将由所述OAM接收器接收并转化得到的平面波解调得到多个用户数据，则第i(1≤i≤N)个解调模块解调得到第k个子载波上的用户数据可表示为：
[0051]
[0052] 图3所示，是实施例中无线轨道角动量多址接入方法三维空间示意图：其中，x，y，z轴分别表示OAM状态，时间和子载波。三维空间示意图中每个小方块代表一种OAM状态，时间和子载波的组合方式，如坐标(i，j，k)表示在时间tj，该方块上的用户数据加载在该模块的第k个子载波上且发射的OAM电磁波的OAM状态为li。
[0053] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
