無線光通信軌道角動量分集關鍵技術研究

《無線光通信軌道角動量分集關鍵技術研究》是依託北京郵電大學，由尹霄麗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無線光通信軌道角動量分集關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：尹霄麗
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

分集技術是目前無線光通信(WOC)系統抗衰落的最有效措施之一。本項目提出一種基於光軌道角動量（obital angular momentum, OAM）的WOC分集技術以簡化系統結構和提高信息傳輸的安全性和可靠性。本項目基於大氣湍流理論模型，研究OAM信號經WOC大氣信道的傳輸特性，建立信道傳輸矩陣，分析信道間的相關性，並提出OAM態的優選方案；研究OAM分集傳送和接收系統實現方案，創新性地提出高衍射效率、高純度多模OAM光束共線產生和分離方法；研究OAM分集的最優合併算法；提出OAM多輸入多輸出（MIMO）系統實現新方案和均衡算法；建立OAM分集傳輸實驗系統，驗證和完善所提出的方案和算法。項目最終取得的研究成果將會為大容量WOC通信系統的實現奠定理論與實驗基礎，對我國WOC通信事業的發展具有重要推動意義。

結題摘要

無線光通信(Wireless Optical Communication, WOC)是構築通信網路不可或缺的一項技術，軌道角動量(Orbital Angular Momentum, OAM)作為一個新的自由度，可有效提高系統容量，滿足高速大容量的現代通信需求。在實際通信鏈路中，大氣湍流信道引起OAM光束髮生畸變，導致功率損耗、模式間串擾嚴重，大大降低系統性能。本項目提出利用基於OAM的WOC分集技術簡化系統結構和提高信息傳輸的安全性和可靠性。本項目研究內容如下：（1）研究無線（大氣和海洋）信道條件下利用OAM進行分集通信，分析了湍流強度和光束的不對準等因素對OAM光束傳輸特性的影響，建立了OAM光束信道傳輸矩陣，提出OAM態的優選方案；（2）提出同時產生多個OAM共線光束的改進算法；（3）建立OAM多模式信號的分離方案並予以仿真實現；（4）提出OAM分集系統方案和信號合併算法，建立系統性能理論分析模型；（5）建立了OAM分集 MIMO 信號處理仿真模型；（6）搭建了OAM螺旋相位譜測試系統和OAM探測實驗系統。本項目研究成果為高可靠性WOC通信系統的實現奠定理論與實驗基礎，對WOC通信技術的發展起到重要推動作用。經本項目資助，共發表SCI期刊論文11篇（二區論文2篇），EI論文5篇，申請國家發明專利5項。