基于涡旋电磁波的大容量传输技术
作者单位：西安电子科技大学
会议名称：《第十九届中国科协年会——分9“互联网+”：传统产业变革新动能论坛》
会议日期：2017年
学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统]
基 金：基于涡旋电磁波的大容量传输技术
关 键 词：通信与信息系统 轨道角动量 频谱效率 解模态 模态复用
摘 要：由经典香农信道容量定理知:无线通信系统的信道容量与系统的带宽成正比。无线通信系统提高系统的传输速率,需要占用更宽的频带。而大量无线通信系统的使用,使得有限频谱异常拥挤,频谱资源日益匮乏,5G及未来海量信息无线通信系统面临更大的挑战。在不增加带宽的前提下,具有连续螺旋相位波前结构的涡旋电磁波为有效增加频谱效率提供了一种全新的富有潜力的解决方案。针对频谱资源日益紧缺以及通信效率和频谱利用率较低的问题,我们提出了基于涡旋电磁波的超大容量传输技术。涡旋电磁波w理论中,将轨道角动量的拓扑核称为模态。多个轨道角动量同时驱动的不同模态涡旋电磁波关于方位角相互正交,使得多模态涡旋电磁波可共享同一信道,进一步大幅度提升无线通信系统的性能。具体来说,将涡旋电磁波的模态提供的信息调制新维度与传统的幅度、相位等调制方式相结合形成独立三维调制。首先,面对复杂的传播环境,研究多模态涡旋电磁波生成与信息调制方法;其次,为了克服传播过程中的扩散现象,研究涡旋电磁波的有效汇聚方法;然后,为了有效地从空间涡旋电磁波获取有用信息,研究适应于各种通信体系构架的多模态涡旋电磁波信号接收与分离方法;最后,以最小的代价分离并恢复信息,达到最大化的频谱效率目的。仿真证明基于涡旋电磁波技术的无线通信系统的信道容量是传统无线系统信道容量数倍,该倍数正比于所用涡旋波的模态总数。