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轨道角动量在无线通信中的应用

DOI：10.1109/mwc.2017.1700370 期刊：IEEE Wireless Communications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 随着传统资源（频率、时间、空间等）被高效利用，满足无线网络中持续增长的容量需求和用户数量激增的挑战日益严峻。近期研究发现，电磁波不仅具有线性动量，还具有角动量。轨道角动量（OAM）是一种具有螺旋相位波前的波，基于OAM的涡旋波具有相互正交的不同拓扑荷数，为无线通信中的多址接入开辟了新途径。本文介绍了OAM的基本理论及基于OAM的无线通信技术，探讨了OAM信号生成、OAM波束汇聚及OAM信号接收的研究挑战。进一步地，我们提出了一种无线网络中利用不同OAM模式实现多用户接入的新方案，将多个OAM模式作为避免干扰的新正交维度。仿真结果揭示了OAM波的固有特性，并表明基于OAM的无线电传输能显著提升无线网络的频谱效率。
作者： Wenchi Cheng，Wei Zhang，Haiyue Jing，Shanghua Gao，Hailin Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究在无线通信中利用轨道角动量（OAM）通过引入新的正交多址维度来提高频谱效率并支持更多用户。

研究成果

OAM为无线通信提供了一种新的模式域，具有显著提升频谱效率和支撑更多用户的潜力。尽管在信号产生、传输和接收方面存在挑战，但基于OAM的无线通信为5G及未来网络的研究与发展指明了有前景的方向。

研究不足

轨道角动量光束的发散度随轨道角动量模式阶数的增加而增大，从而限制了实际可用的模式数量。此外，发射器与接收器之间的对准对于信号接收至关重要，而非视距场景中的信号衰减会给相位估计带来挑战。

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