[發明專利]OAM復用通信系統以及模式間干擾去除方法

有效

• 申請號: 201880062030.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN111133697B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 屜木裕文;福本浩之;李斗煥;芝宏禮
• 申請（專利權）人: 日本電信電話株式會社
• 主分類號: H04J99/00
• 分類號: H04J99/00;H04B7/0456
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 金美蓮

以低運算量抑制由于發送UCA與接收UCA之間的光軸的偏移、傾斜、反射波等而產生的模式間干擾。在本發明中，發送站包括：多個發送權重乘法部，分別輸入多個發送信號序列，對每個發送信號序列乘以發送權重，轉換為與構成M?UCA的UCA對應的M_TX個信號并輸出；M_TX個發送OAM模式生成處理部，輸入與UCA對應的信號，進行離散傅立葉變換，分別輸出到對應的UCA；接收站包括：M_RX個接收OAM模式分離處理部，從構成M?UCA的UCA分別輸入信號并進行逆傅立葉變換，并按每個接收信號序列輸出；多個接收權重乘法部，對每個接收信號序列乘以接收權重，分離被空間復用傳輸的接收信號序列，并且抑制空間復用后的OAM模式間的干擾并輸出。

技術領域

本發明涉及利用電磁波的軌道角動量(Orbital Angular MOAMentum：OAM)對無線信號進行空間復用傳輸的OAM復用通信系統以及模式間干擾去除方法。

背景技術

使用OAM對無線信號進行空間復用傳輸的技術對于提高無線通信的傳輸容量是有效的。具有OAM模式的電波的特征在于，等相位面沿著以光束的傳播軸為中心的旋轉方向呈螺旋狀分布，將等相位面所形成的螺旋的周期為2π×k的模式稱為OAM模式k。由于不同的OAM模式在旋轉方向上彼此具有正交性，因此，能夠對多個OAM模式的信號進行空間復用傳輸。例如，由于OAM模式1和OAM模式2的信號在空間上相互正交，所以即使從發送天線同時發送這些模式，在接收側也能夠分離OAM模式1和OAM模式2的信號。還報告有如下方法：在OAM模式的生成中，使用將多個天線元件等間距地配置為圓形的等間距圓形陣列天線(UniformCircular Array：UCA)。

在OAM復用通信系統中，通過作為收發天線使用的UCA彼此面對面配置，可以與收發天線之間的距離無關地，將涉及OAM模式傳輸的發射側的權重乘法和接收側的權重乘法統一化(非專利文獻1)。在這里，安裝進行與收發的權重乘法有關的DFT(Discrete FourierTransform，離散傅里葉變換)處理的脈沖矩陣電路，減少涉及OAM模式傳輸的數字信號處理的運算量。

圖9示出現有的OAM復用通信系統的構成示例。

在圖9中，發送站和接收站的天線分別是配備L元件作為天線元件的UCA。為了簡化說明，將發送站和接收站所具備的UCA的天線元件數量和空間復用數量設為相同(L復用)。

發送站的S(串行)/P(并行)轉換/信號處理部11一旦被輸入發送信號序列，則將其轉換為L個并行的位串，對各位串進行調制，輸出發送信號序列S1(1＝1，2，…，L)。發送OAM模式生成處理部14輸入發送信號序列s₁，進行DFT運算，輸出到發送UCA15的各天線元件。發送UCA 15對發送OAM模式生成處理部14的輸出信號進行發送。

接收站的接收UCA 21通過各天線元件接收被空間復用的OAM模式的信號，并輸出到接收OAM模式分離處理部22。接收OAM模式分離處理部22對每個天線元件的接收信號進行IDFT(Inverse DFT，逆離散傅立葉變換)運算，分離被空間復用的OAM模式，并輸出接收信號序列r1(1＝1，2，…，L)。信號處理/P/S轉換部24對各接收信號序列進行解調，輸出按照原始的順序重新排列的接收信號序列。

圖9示意性地示出發送UCA 15和接收UCA 21的位置關系。各天線開口面被配置成：與連結構成發送UCA 15及接收UCA 21的圓形配置的天線元件(圖中由●示出)的中心P、Q的直線(光軸)W垂直。此時，與發送接收UCA間的距離無關地，發送UCA 15和接收UCA 21之間的信道矩陣H是循環矩陣。根據循環矩陣的性質，信道矩陣通過DFT運算和IDFT運算而被進行特征值分解，因此，在圖9的OAM復用通信系統中，接收信號rl始終是：

[數學式1]

r_l＝λ_ls_l…(1)