[發明專利]基于索引調制的渦旋電磁波跳模-頻抗干擾系統和方法

有效

• 申請號: 202011107292.0
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112260720B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 梁利萍;程文馳;張海林
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B1/715
• 分類號: H04B1/715;H04L27/34;H01Q1/52
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種基于索引調制的渦旋電磁波聯合跳模-頻抗干擾方法，其特征在于，包括有以下步驟：

Step1:二進制信息分流：將基于索引調制的渦旋電磁波聯合跳模-頻抗干擾系統輸入的二進制信息比特分為信號調制信息比特和二維索引調制信息比特；設基于索引調制的渦旋電磁波聯合跳模-頻抗干擾系統每幀發送的信息比特總數為p＝p₁+p₂，其中前p₁位比特表示激活的OAM模態和子載波所組合的OAM模態-子載波頻率對所對應的索引調制信息比特；后p₂位比特表示激活的OAM模態-子載波頻率對傳輸M階信號調制所需的信號調制信息比特；

Step2:索引調制和信息調制：假設OAM發送天線模塊和OAM接收天線模塊分別采用均勻分布N_t和N_r個陣元的圓陣列天線，OAM發送天線模塊能夠產生N_t個OAM模態；另外，假設基于索引調制的渦旋電磁波聯合跳模-頻抗干擾系統可用的子載波總數為N_f；合成I個OAM模態-子載波頻率對，發送組合映射器根據索引調制比特信息控制發送OAM模態索引選擇器從N_t個OAM模態中選擇激活I個OAM模態，同時控制發送子載波索引選擇器從N_f個子載波索引選擇器中激活I個子載波，所激活的I個OAM模態和I個子載波根據索引調制比特信息一一對應且不重復地組合成I個OAM模態-子載波頻率對；對log₂M位信號調制信息比特進行M階調制，映射成一個星座點符號，每個OAM模態-子載波頻率對可分別攜帶一個星座點符號，則可得到p₂＝Ilog₂M；

Step3:星座點符號信息加載實現OAM模態-子載波對跳變：將第i個激活的OAM模態-子載波頻率對攜帶的星座點符號信息加載到發送均勻圓陣列天線的所有陣元，1≤i≤I，但相鄰陣元間存在相位差其中l_i表示第i個激活的OAM模態-子載波頻率對所對應的OAM模態階數，|l_i|≤N_t/2，產生相互正交的渦旋電磁波信號；同時將每個OAM模態-子載波頻率對攜帶的星座點符號信息加載到與第i個激活的OAM模態-子載波頻率對所對應的子載波頻率f_i上，實現I個OAM模態-子載波頻率對同時跳變，產生I路相互獨立且正交的渦旋電磁波信號，利用發送均勻圓陣列天線進行I路相互獨立且正交的渦旋電磁波信號發送；

Step4:信息傳輸：I路相互獨立且正交的渦旋電磁波信號經過信道進行傳輸，接收均勻圓陣列天線接收到發送均勻圓陣列天線發送的該渦旋電磁波信號；

Step5：信息解跳，干擾過濾：接收器通過對接收到的I路相互獨立且正交的渦旋電磁波信號分別在兩個獨立的OAM模態域和頻率域上進行解跳，利用OAM模態間正交性和子載波頻率間正交性，過濾干擾信號，得到固定中頻且不攜帶OAM模態的信號；

Step6:干擾概率計算：分析計算得到的固定中頻且不攜帶OAM模態信號在每一跳有I_J個OAM模態-子載波頻率對被干擾的情況下的干擾概率，0≤I_J≤I，考慮I_J可能取值的所有情況，遍歷不同的I_J取值，得到不同I_J取值下有用信號被干擾的概率；

Step7：輸出二進制信息比特和計算條件誤碼率：考慮固定中頻且不攜帶OAM模態解跳信號有I_J個OAM模態-子載波頻率對被干擾的情況，假設接收器已知與I個OAM模態-子載波頻率對相對應的信道狀態信息，利用最大似然解碼器，聯合估計發送的I路相互獨立且正交的渦旋電磁波信號，輸出估計的發送二進制信息比特；利用矩母函數，計算固定中頻且不攜帶OAM模態解跳信號有I_J個OAM模態-子載波頻率對被干擾情況下的條件誤碼率；

Step8:計算平均誤碼率：考慮I_J可能取值的所有情況，遍歷I_J所有取值，對固定中頻且不攜帶OAM模態解跳信號有I_J個OAM模態-子載波頻率對被干擾情況下的條件誤碼率進行加權求和，加權值為得到的固定中頻且不攜帶OAM模態信號在每一跳有I_J個OAM模態-子載波頻率對被干擾的情況下的干擾概率，計算基于索引調制的渦旋電磁波聯合跳模-頻抗干擾方法的平均誤碼率，得到衡量和評價基于索引調制的渦旋電磁波聯合跳模-頻抗干擾能力。