电磁涡旋通信信道建模及容量研究

发布时间：2022-01-14 17:06

　　电磁涡旋,作为一项新的通信技术,利用轨道角动量这个物理属性作为新的维度进行复用,可以实现在同一频段上同时传输多路信息,带来巨大的容量提升。它不仅突破了传统无线通信系统的容量瓶颈,还有效解决了频谱资源短缺的问题。本文从理论的角度深入研究了电磁涡旋的信道模型和信道容量,主要研究内容如下:1、针对电磁涡旋通信信号的特点,分别从理论分析和实践应用的角度建立了电磁涡旋信号模型。该模型用于描述涡旋信号的本质特征。仿真结果表明,涡旋信号与传统无线信号在时域、频域难以区分,但是在涡旋相位域能够区分。因此,所建立的涡旋信号模型可以通过三维图形展示其信号特性。2、针对电磁涡旋通信信道建模问题,研究了光学领域的拉盖尔–高斯模的模式特点,在此基础上,结合传统的自由空间传播模型,基于拉盖尔–高斯模从理论的角度建立自由空间涡旋信道模型。该模型用于描述自由空间场景下涡旋信道的传播特性。与现有的涡旋信道模型相比,所建立的涡旋信道模型不仅涵盖了传统的自由空间传播模型,还包含了拓扑荷对涡旋信道衰落特性的影响。仿真结果表明,自由空间涡旋信道模型能够刻画自由空间涡旋信道的特性。3、针对频谱资源匮乏的现状,研究了轨道角动量应用... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号对照表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与创新点
    1.4 章节安排
2 电磁涡旋通信基础理论
    2.1 轨道角动量
    2.2 电磁涡旋
    2.3 涡旋信道
    2.4 本章小结
3 电磁涡旋通信信号建模
    3.1 无线信号与涡旋信号
    3.2 光学涡旋信号模型
    3.3 电磁涡旋信号建模
    3.4 仿真结果与分析
    3.5 本章小结
4 单天线系统电磁涡旋信道建模
    4.1 系统模型
    4.2 涡旋信道建模
    4.3 仿真结果与分析
    4.4 本章小结
5 单天线系统电磁涡旋信道容量
    5.1 系统模型
    5.2 涡旋调制与涡旋天线设计
    5.3 轨道角动量复用与解复用
    5.4 涡旋解调与方位角积分法
    5.5 信道容量分析
    5.6 仿真结果与分析
    5.7 本章小结
6 多天线系统电磁涡旋信道容量
    6.1 系统模型
    6.2 多天线涡旋信道建模
    6.3 最佳涡旋相位
    6.4 仿真结果与分析
    6.5 讨论与比较
    6.6 本章小结
7 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间的主要成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Fractal Uniform Circular Arrays Based Multi-Orbital-Angular-Momentum-Mode Multiplexing Vortex Radio MIMO[J]. Linjun Zhao,Hailin Zhang,Wenchi Cheng.  中国通信. 2018(09)
[2]Vortex Channel Modelling for the Radio Vortex System[J]. Qibiao Zhu,Tao Jiang.  中国通信. 2018(04)



本文编号：3588887