【摘 要】
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轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)因能在同一频点上复用传输多路正交信号,具有提升频谱效率和通信容量的潜力,被视为第六代移动通信的潜在关键技术。革命性挖掘OAM物理维度的前提是构建准确的OAM信道模型。目前OAM信道研究主要考虑视距和稀疏多径场景,大多构建以自由空间传输损耗为基础的传播模型。真实场景OAM多径信道测量数据较少,OAM信道特性表征不足,准确的OAM信
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轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)因能在同一频点上复用传输多路正交信号,具有提升频谱效率和通信容量的潜力,被视为第六代移动通信的潜在关键技术。革命性挖掘OAM物理维度的前提是构建准确的OAM信道模型。目前OAM信道研究主要考虑视距和稀疏多径场景,大多构建以自由空间传输损耗为基础的传播模型。真实场景OAM多径信道测量数据较少,OAM信道特性表征不足,准确的OAM信道模型有待深入研究。鉴于此,本文瞄准室内多径传播环境,开展OAM信道特征与建模研究,主要内容和创新点如下:(1)两径传播条件下涡旋波的辐射特性研究。首先,介绍了基于均匀圆形阵列(Uniform Circular Array,UCA)天线和螺旋相位板的涡旋波产生原理;然后,基于UCA阵列构建了两径OAM信道模型,通过研究不同传播条件下涡旋波的幅相分布特性表明两径传播引起OAM模态串扰,涡旋波相位和幅度分布发生畸变;最后,介绍了OAM信道测量方法。(2)建立了一种基于光学射线的OAM统计信道模型。首先,在室内走廊环境下构建基于均匀圆形阵列天线的OAM辐射传输系统,基于光学射线理论与UCA辐射特性,建立OAM多径信道模型;然后,研究了OAM波前相位和幅度分布,以及信道传播特性;进一步利用统计分布拟合出不同传播条件下OAM信道的传播参数。结果表明,均匀分布和Nakagami-m分布能够准确表征室内走廊多径场景的OAM信道的波前相位和幅度特性。(3)建立了室内多径场景OAM信道路径损耗模型。首先,针对较少测量数据无法满足OAM信道特性表征和建模需求的问题,设计并搭建了一种基于螺旋相位板的OAM信道测量平台,获得了典型室内场景的OAM信道测量数据库;然后,通过引入OAM波振荡衰减因子,构建了适用于描述室内OAM波传播的路径损耗模型,并对OAM信道衰落特性进行了比较分析。结果表明,构建的模型能够准确地描述室内多径场景下OAM信道衰落特性。
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