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专利号: 2020107523867
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.用于OAM‑MIMO动态信道的功率分配方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:第一步:基于动态信道的OAM‑MIMO多模态复用通信系统模型设计;

基于动态信道的OAM‑MIMO多模态复用通信系统由发射机、接收机、波束成形器组成,波束成形器用于产生具有多个模态的信号,发射机用于发射涡旋电磁波信号,接收机用于接收和解调具有多个模态的涡旋信号;

第二步:推导基于动态信道的OAM‑MIMO多模态复用通信系统的在单个轨迹点处的信干噪比和系统容量;

根据第一步设计的基于动态信道的OAM‑MIMO多模态复用通信系统,推导出在单个轨迹点处,系统中每个模态的信干噪比和总的系统容量;

当发射与接收机传输多个模态时,接收机会对多个模态的涡旋信号进行接收,从而对接收到的l模态涡旋信号使用多个模态涡旋信号的解调矢量,其过程表示为:其中,H为接收机移动到(x,y)处的信道矩阵,n为独立同分布的高斯白噪声,其中λq,l表T

示 相乘的结果, 为发射信号,Wr=[w1,w2,...,wL]为接收端解调L个OAM模态的解调矩阵, 为单个OAM模态q的解调矢量;l模态涡旋信号的信干噪比SINR表示为:

2

其中σ表示噪声信号的方差,pl表示OAM模态为l的涡旋波的发射功率,得出信干噪比下的l模态信道容量为:

Cl=log2(1+SINRl)第三步:推导系统容量在各个轨迹点下的联系;

根据第二步求出的单个轨迹点处的系统容量,推导出在矩形轨迹点和S形轨迹点下各个轨迹点之间系统容量的联系;

根据涡旋辐射场的对称性,选定矩形轨迹中AFJU四个对称的轨迹点,分析接收机在其位置处的OAM模态谱和信道容量,接收机在矩形移动轨迹AFJU四个点处的OAM模态谱都存在模态间的干扰,接收机在轨迹点A和J处的OAM模态谱是一致的,在轨迹点F和U处也是一样,而轨迹点A与F处的OAM模态谱有差别;随着信噪比的增加,接收机在AFJU四个轨迹点处的信道容量是一样的,说明接收机在与发射机投影等距离处的信道状态是相同的;

信道容量在对称的轨迹点处是一致的;接收机在移动过程中,模态信道状态在不断变化,在对称的轨迹点处的模态信道状态是一致的,通过对模态信道状态的预测,在未知信道状态信息情况下,预分配各模态信道的功率;

第四步:动态场景的多模态传输功率分配优化;

根据第三步推导出的各个轨迹点之间系统容量的联系,采用基于移动轨迹的功率预分配算法对系统功率进行最优分配,求出最优功率分配解。

2.根据权利要求1所述的用于OAM‑MIMO动态信道的功率分配方法,其特征在于:所述接收机处于移动状态,同时传输多个模态,传输的模态数和天线数相等。

3.根据权利要求1所述的用于OAM‑MIMO动态信道的功率分配方法,其特征在于:所述发射机和接收机均为一个均匀圆形天线阵列,每个天线阵元均匀的分布在圆周上且所有天线单元的天线极化方向相同。

4.根据权利要求1所述的用于OAM‑MIMO动态信道的功率分配方法,其特征在于:所述第二步中,单个轨迹点的信干噪比为:从而信道容量为:

5.根据权利要求1所述的用于OAM‑MIMO动态信道的功率分配方法,其特征在于:所述第三步中,矩形轨迹点为一共23个点均匀的分布在矩形的4条边上,S形轨迹点为一共24个点均匀的分布在S形的各条边上。

6.根据权利要求1所述的用于OAM‑MIMO动态信道的功率分配方法,其特征在于:所述各个轨迹点之间的联系为:对于互相对称的各个轨迹点,它们的信道容量是相同的。