[發(fā)明專利]基于高斯貝塞爾-軌道角動(dòng)量的光通信編解碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710790582.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN107612626B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚浩;趙生妹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/516
• 分類號(hào): H04B10/516;H04B10/40;H04B10/67
• 代理公司: 32200 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 姜慧勤

1.基于高斯貝塞爾-軌道角動(dòng)量的光通信編解碼方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在發(fā)送端，使用M種軌道角動(dòng)量態(tài)L的疊加模式為：

其中，L為發(fā)送的疊加態(tài)，a_i為疊加系數(shù)，為l_i階第一類貝塞爾函數(shù)，l_i為軌道角動(dòng)量模式拓?fù)浜桑聻椴ㄊ傅臋M向分量，r為高斯貝塞爾光束半徑，t為虛數(shù)單位，θ為傳播方位角，w₀為角頻率；

步驟2，對(duì)于M種軌道角動(dòng)量模式拓?fù)浜蒷_i，根據(jù)每種l_i的發(fā)送與否決定疊加系數(shù)a_i：若發(fā)送l_i則a_i為1，若不發(fā)送l_i則a_i為0；將各個(gè)a_i進(jìn)行組合，得到由a₁,a₂,…,a_M組合的2^M種發(fā)送方式，將每種發(fā)送方式用一數(shù)列表示，得到數(shù)列為將每個(gè)數(shù)列A_a(a＝1,2,…,2^M)編碼成一個(gè)相對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字a，完成編碼，并將編碼所對(duì)應(yīng)的M種軌道角動(dòng)量模式拓?fù)浜傻寞B加態(tài)經(jīng)信道發(fā)送出去；

步驟3，在接收端，依次加載軌道角動(dòng)量模式為l'_m＝-l_i的螺旋相位，對(duì)接收的疊加態(tài)進(jìn)行逐一探測(cè)，i＝1,…,M，m＝1,…,M；當(dāng)l'_m＝-l_i時(shí)，中心若為亮點(diǎn)，則a_i＝1，若為暗斑，則a_i＝0；

步驟4，根據(jù)探測(cè)結(jié)果a₁,a₂,…,a_M，還原出發(fā)送的疊加態(tài)，即可得到對(duì)應(yīng)的編碼值，完成解碼。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于高斯貝塞爾-軌道角動(dòng)量的光通信編解碼方法，其特征在于，步驟3所述接收端，在考慮傳輸過程中受到衍射的影響，接收到的疊加模式為：

其中，L'(ρ,φ,Z)為接收的疊加態(tài)，w_r＝2Z/kw₀，ρ_r＝k_rZ/k，a_i為疊加系數(shù)，t為虛數(shù)單位，k為波數(shù)，Z為傳輸距離，λ為波長，ρ為二維坐標(biāo)下的徑向半徑，w₀為角頻率，k_r為徑向的波數(shù)，I_li為l_i階第一類修正貝塞爾函數(shù)，l_i為軌道角動(dòng)量模式拓?fù)浜桑諡槎S坐標(biāo)下的角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于高斯貝塞爾-軌道角動(dòng)量的光通信編解碼方法，其特征在于，步驟3所述探測(cè)結(jié)果公式如下：

其中，a_m為探測(cè)結(jié)果，t為虛數(shù)單位，k為波數(shù)，Z為傳輸距離，λ為波長，w_r＝2Z/kw₀，w₀為角頻率，ρ_r＝k_rZ/k，k_r為徑向的波數(shù)，ρ為二維坐標(biāo)下的徑向半徑，I_lm為l_m階第一類修正貝塞爾函數(shù)，i＝1,…,M，m＝1,…,M。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于高斯貝塞爾-軌道角動(dòng)量的光通信編解碼方法，其特征在于，步驟1所述M種軌道角動(dòng)量態(tài)L的疊加模式，每種疊加模式攜帶的信息量為：

其中，H(X)為信息熵，P(A_a)為組合A_a的概率，M為疊加態(tài)中包含的軌道角動(dòng)量模式拓?fù)浜蓴?shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于高斯貝塞爾-軌道角動(dòng)量的光通信編解碼方法，其特征在于，所述組合A_a的概率為等概時(shí)，即H(X)取得最大值為M比特，M為疊加態(tài)中包含的軌道角動(dòng)量模式拓?fù)浜蓴?shù)。