[发明专利]用于OAM和MIMO传输的伪多普勒接收架构

说明书

本申请的系统、结构和方法涉及一种多输入多输出(MIMO)接收机。该MIMO接收机包括至少两个用于接收包含叠加的多阶模态的辐射的MIMO信号波束并基于所接收的MIMO信号波束生成天线元件输出信号的接收机天线元件。接收机天线元件在空间上间隔一定距离。可变比率组合单元操作以基于高速周期性波形在天线输出信号之间切换，该高速周期性波形模拟天线元件的单向运动以产生伪多普勒频移。可变比率组合单元还基于该周期性波形调制天线输出信号，以向每个MIMO模态施加分数伪多普勒频移，并根据分数伪多普勒频移组合调制的天线元件输出信号以促进这些MIMO模态的分离。

技术领域

本申请总体上涉及射频(RF)通信领域，尤其涉及旨在使用伪多普勒技术以大幅增强接收到的基于轨道角动量(OAM)的RF通信链路的处理保真度和准确性的系统和方法。在其他实施例中，这些系统和方法能够用于使用伪多普勒技术辅助对基于多输入多输出(MIMO)的RF传输的处理。

背景技术

鉴于无线通信使用的激增，已经提出了关于改进用于现有无线通信系统以及用于下一代无线通信系统的服务设施的诸多提议。许多这些提议的改进需要增强多输入多输出(MIMO)和大规模MIMO(M-MIMO)接收机架构的能力，以及增加MIMO和M-MIMO接收机架构的实施。

为此，基于轨道角动量(OAM)的射频(RF)信号提供额外的空间维度，即，额外的自由度，其可用于增强无线通信链路的容量。

然而，基于OAM的RF通信的常规实施方式已经证明在远场距离OAM信号的有效恢复方面的某些缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供一种轨道角动量(OAM)接收机架构和系统。所公开的系统包括至少两个接收机天线元件，配置为接收包含叠加的k阶模态的辐射的OAM信号波束并基于接收的OAM信号波束生成天线元件输出信号，其中这些接收机天线元件沿着圆形轨迹切向定位并且在空间上间隔距离d。可变比率组合单元按时变比例组合这些天线元件输出信号。该可变比率组合单元配置为基于频率为F的高速周期性波形在天线元件输出信号的各部分之间切换，该高速切换操作模拟这些天线元件的单向运动以产生伪多普勒频移。该可变比率组合单元还基于高速周期性波形调制和时间选通这些天线元件输出信号以向每个OAM模态施加分数伪多普勒频移，并且根据该分数伪多普勒频移组合所调制和时间选通的天线元件输出信号，以促进包含信息数据符号流的OAM模态的分离。

本申请的另一个目的是提供一种用于处理接收的轨道角动量(OAM)信号的方法。所公开的方法包括由至少两个接收机天线元件接收包含叠加的k阶模态的辐射的OAM信号波束，其中K个模态中的每一个均包含单个信息数据符号流，其中这些接收机天线元件沿着圆形轨迹切向定位并且在空间上间隔距离d，半径为R的圆形轨迹对应于所接收的OAM信号波束的覆盖区域，从而该圆形轨迹包含沿着该圆形轨迹的圆周的渐进相位梯度信息。天线元件输出信号基于所接收的OAM信号波束生成并且由可变比率组合单元按照时变比例组合。这些天线元件输出信号的各部分根据频率为F的高速周期性波形进行切换，该高速切换操作提供对接收机天线元件沿着圆形轨迹的圆周的单向运动的模拟，以产生伪多普勒频移。这些天线元件输出信号根据高速周期性波形进行调制和时间选通以向每个OAM模态施加不同的伪多普勒频移。然后，所调制和时间选通的天线元件输出信号根据分数伪多普勒频移进行组合，以促进包含信息数据符号流的OAM模态的分离。