[發明專利]軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統和傳輸方法

有效

• 申請號: 202110653180.3
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113595650B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張超;吳秋里
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04B10/61;H04B10/50;H04B10/079;H04L27/20;H04L27/22
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

1.一種軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統，包括發射端和接收端，其特征在于，

發射端包括：

超窄帶信號源，其包括信號激勵源和OAM微波量子產生單元，信號激勵源用于為OAM微波量子產生單元提供原始激勵；

OAM微波量子產生單元用于產生不同模態的OAM微波量子；

超窄帶信號產生模塊，包括模態組合選擇單元、OAM微波量子信息鍵控單元和模態切換處相位對齊單元，其中，模態組合選擇單元確定在傳輸每個碼元的傳輸時間內OAM微波量子的模態形式；

OAM微波量子信息鍵控單元以模態鍵控形式切換當前信息對應模態形式的OAM微波量子，將原始信息加載到不同模態形式下的OAM微波量子上；

模態切換處相位對齊單元用于減小OAM微波量子模態切換時的相位差值，形成超窄帶信號；

接收端包括：

超窄帶信號接收模塊，用于接收以OAM微波量子形式攜帶信息的超窄帶信號，并且在接收端實現信號相位同步，其中，超窄帶信號接收模塊包括OAM微波量子接收器件、接收端位同步模塊，所述OAM微波量子接收器件用于接收以OAM微波量子形式攜帶信息的超窄帶信號，接收的OAM微波量子經過所述接收端位同步模塊后變成可被鑒別或者分選的信號形式，所述鑒別是指識別攜帶超窄帶信號的OAM微波量子的衍射圖案，確定OAM微波量子的模態，所述分選是通過OAM分選器確定OAM微波量子的模態；

超窄帶信號恢復和分析模塊，用于對超窄帶信號接收模塊接收的OAM微波量子進行探測，確定各超窄帶信號對應的OAM模態和并進行信號解調恢復出原始信息，

其中，超窄帶信號恢復和分析模塊包括信號解調恢復單元、OAM微波量子探測單元和頻譜分析單元，其中OAM微波量子探測單元采用鑒別或分選的思路識別信號中的OAM模態，以恢復傳輸信息，信號解調恢復單元用于對經過OAM微波量子探測單元鑒別或者分選模式形態后的信息進行解調，恢復出原始信息，頻譜分析單元將接收的原始信息在頻域內進行分析，得到信號對頻譜資源占用情況。

2.根據權利要求1所述的軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統，其特征在于，

OAM微波量子產生單元產生的不同模態的OAM微波量子是通過同一個波導天線發送的，或者是通過多個波導天線分別發射的。

3.根據權利要求2所述的軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統，其特征在于，

所述OAM微波量子是全頻段內的OAM微波量子。

4.根據權利要求2所述的軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統，其特征在于，所述模態形式包括單個模態和模態組合中的多種形式，所述模態組合是指至少兩個模態的組合。

5.根據權利要求1所述的軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統，其特征在于，

通信傳輸系統中，具有M個發射端，G個接收端的OAM傳輸過程的接收信號表示為：

y＝H_OAMx+n

其中，是接收端接收的信號向量，并且1≤g≤G；代表信號向量的集合；

g表示第g個發射端；

是發射端發送的信號向量，并且1≤m≤M；

m表示第m個接收端；

表示信道矩陣；

是獨立均勻分布的高斯白噪聲向量。

6.根據權利要求1所述的軌道角動量微波量子的超窄帶通信傳輸系統，其特征在于，

發射端利用一個正弦信號的周期傳輸一個碼元信息，接收端接收到的總信號S_r為：

其中g(t)的數學形式表示如下：

A_n是每個時間長度內信號的幅度值；

t表示總傳輸時間；

n表示第n個OAM模態；

ω₀為OAM微波量子的頻率；

T為傳輸每個碼元信息占據的時間長度；

代表傳輸第n模態信息時正弦信號的初始相位。