基于模态复用的物联网高速数据回传研究

作者：田源; 高树国; 孙路; 郭小凡; 相晨萌

来源：无线电工程, 2023, 53(01): 175-181.

• 轨道角动量
• 栅格化方形面阵
• 物联网
• 误码率
• 信道容量

为了解决物联网(Internet of Things, IoT)终端数据高速回传问题，提出了基于栅格化方形面阵的轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)高速回传方法。论证了栅格化正方形面阵可以分解为多圈4阵元均匀圆环阵(Uniform Circular Array, UCA),并给出了馈电方法与具体实施步骤。基于此，进一步推导了采用栅格化方形面阵进行基于多圈UCA的OAM多模复用通信模型，并系统地分析了复用和分集增益。仿真结果表明，所提方法相对于传统方法有极大的信道容量和误码率(Bit Error Rate, BER)性能提升。所提方法只需收发方形面阵中心对准即可，无需信道估计，极大地降低了复杂度；此外，超高的分集增益可以极大地降低发射功率。因此，所提方法尤其适用于IoT终端节点这类低功耗、低复杂度的发射机，为IoT数据高速回传提供了高效的解决方案。