CN105049169A - 基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法 - Google Patents

基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105049169A
CN105049169A CN201510465725.2A CN201510465725A CN105049169A CN 105049169 A CN105049169 A CN 105049169A CN 201510465725 A CN201510465725 A CN 201510465725A CN 105049169 A CN105049169 A CN 105049169A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oam
signal
different
transmission method
road
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510465725.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105049169B (zh
Inventor
刘梅林
刘波
王民建
俞杭华
路同山
丁菲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Satellite Engineering
Original Assignee
Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Satellite Engineering filed Critical Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority to CN201510465725.2A priority Critical patent/CN105049169B/zh
Publication of CN105049169A publication Critical patent/CN105049169A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105049169B publication Critical patent/CN105049169B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/02—Channels characterised by the type of signal
    • H04L5/04—Channels characterised by the type of signal the signals being represented by different amplitudes or polarities, e.g. quadriplex
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/14—Channel dividing arrangements, i.e. in which a single bit stream is divided between several baseband channels and reassembled at the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0044—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path allocation of payload

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，实现了4路信号在同一频率上并行传输。本方法实现装置含发送端和接收端，发送端系统包括多路信号源发生器、螺旋调相器、多维OAM信号合路器以及发射天线，将4路信号调制到不同OAM态上进行传输；接收端系统包括接收天线、多维OAM信号分路器、螺旋调相器以及信号处理器，将不同OAM态的信号接收并恢复。本发明的应用提高了星地通信的频谱使用效率，增强了信号的抗截获能力。

Description

基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法
技术领域
本发明涉及基于轨道角动量(OAM)实现同频复用的无线通信数据传输方法，主要应用于卫星与地面接收站之间高码速率数据传输实现技术。
背景技术
随着卫星所携带的载荷分辨率越来越高，产生的数据越来越多。载荷所产生的海量数据的下传难题已成为制约卫星高分辨率数据实时应用的瓶颈。目前电磁波的频率、幅度、相位等属性已得到充分的开发和利用，也提出了时分复用、空分复用、码分复用、极化复用等复用技术。虽然在这些维度的渐进式扩容还可以继续进行，但是要实现几个数量级的大幅度扩容，已经没有足够空间。因此，发展新的理论与技术以获得更高的频谱使用效率满足卫星海量载荷数据的实时下传变得越来越迫切。
近年来将携带OAM的电磁波用于通信的研究引起了人们的极大关注，被认为将带来通信技术的革命性变化。本发明提供了一种基于OAM同频复用的高码速率星地数据传输方法。通过该数据传输方法，一是实现了不同OAM态信号的产生；二是解决了多路OAM态信号的发射；三是解决了多路OAM电磁波经过长距离传输接收的难题。
如何通过单个天线发射多路OAM电磁波以及地面接收站天线布局接收经过长距离传播的多路OAM电磁波是本发明关键所在。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法。
根据本发明提供的一种基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，将不同的信号调制到不同的OAM态上，实现多路信号的同频复用，包括如下步骤：
步骤1：不同OAM态信号的产生；
步骤2：多路OAM态信号的发射；
步骤3：多路OAM态信号的接收。
优选地，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1A：在发送端由多路信号源发生器产生4路基带信号；
步骤1B：对所述4路基带信号进行射频调制，调制到Ka频段，得到4路调制信号；
步骤1C：将所述4路调制信号分别连接到产生不同OAM态的4个螺旋调相器SPP，产生4路不同OAM态的同频信号。
优选地，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2A：将每2路不同OAM态的同频信号分别通过二合一射频合路器合并为1路信号A，即将4路不同OAM态的同频信号两两合并得到2路信号A；
步骤2B：再由一个二合一射频合路器将2路信号A合并为1路信号B，在1路信号B中产生了4路不同OAM态的信号；
步骤C：合路后得到的信号B通过棱镜喇叭天线辐射到自由空间。
优选地，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3A：根据轨道高度以及4个不同OAM态，确定4个不同OAM态电磁波投影到地面的4个圆环区域；
步骤3B：将4个OAM接收天线部署在四个同心圆环上；
步骤3C：将每个OAM接收天线接收到的OAM信号通过一个与发送端OAM态反相的螺旋调相器，恢复出的射频信号；
步骤3D：将恢复出的射频信号进行解调获得基带信号。
优选地，在穿过地面上4个同心圆环的同一条直线上部署天线，用于接收4种不同OAM态的信号。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明解决了星地通信的频谱资源紧张以及抗截获能力的难题；
2、本发明的应用提高了星地通信的频谱使用效率，增强了信号的抗截获能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明发送端系统组成框图。
图2为本发明中四个不同OAM态复用通信远场场强分布示意图。
图3为本发明接收端系统组成框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明公开了一种基于多维轨道角动量(OAM：OrbitalAngularMomentum)复用的星地通信新方法，实现了4路信号在同一频率上并行传输。本方法实现装置和方法包含发送端和接收端，发送端系统包括多路信号源发生器、螺旋调相器、多维OAM信号合路器以及发射天线，将4路信号调制到不同OAM态上进行传输；接收端系统包括接收天线、多维OAM信号分路器、螺旋调相器以及信号处理器，将不同OAM态的信号接收并恢复。
电磁波的轨道角动量具有无限多种两两正交的状态，将不同的信号调制到不同的OAM态上，可以实现多路信号的同频复用，提高了频谱的使用效率，并且携带信息的OAM态呈不同的螺旋状，可用于物理层加密，实现安全通信。整个装置包含发送端和接收端，组成了一个完成的通信系统。
图1给出了本发明的发送端系统框图，具体的，首先由多路信号源发生器DATA1～4产生4路独立的信号，在其中完成基带处理及射频调制，将4路信号均调制到Ka频段，之后通过4个不同OAM态的螺旋调相器SPP1～4，产生4路不同OAM态的信号，然后将4路信号使用3个二合一的射频合路器BS1～3，完成4路不同OAM态信号的合路，便于通过一个物理通道进行传输，最后将合路后的一路信号通过一个棱镜喇叭天线辐射到自由空间，完成信号的发射。
图2给出了本发明的接收端的4路OAM态信号的辐射远场场强分布图，根据卫星的轨道高度及使用的OAM态，计算出OAM信号在地面的场强分布，根据计算结果，在穿过地面上4个同心圆的一条直径上部署天线，用于接收不同OAM态的信号。
图3给出了本发明的接收端系统组成框图，具体的，根据图2布置的接收天线位置，接收OAM信号，将每个天线接收到的OAM信号通过一个与发送端OAM态反相的螺旋调相器SPP-1～-4，恢复出传统的射频信号，最后将射频信号通过信号处理器DATA1～4进行解调获得基带信号。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，其特征在于，将不同的信号调制到不同的OAM态上，实现多路信号的同频复用，包括如下步骤：
步骤1：不同OAM态信号的产生；
步骤2：多路OAM态信号的发射；
步骤3：多路OAM态信号的接收。
2.根据权利要求1所述的基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1A：在发送端由多路信号源发生器产生4路基带信号；
步骤1B：对所述4路基带信号进行射频调制，调制到Ka频段，得到4路调制信号；
步骤1C：将所述4路调制信号分别连接到产生不同OAM态的4个螺旋调相器SPP，产生4路不同OAM态的同频信号。
3.根据权利要求1所述的基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2A：将每2路不同OAM态的同频信号分别通过二合一射频合路器合并为1路信号A，即将4路不同OAM态的同频信号两两合并得到2路信号A；
步骤2B：再由一个二合一射频合路器将2路信号A合并为1路信号B，在1路信号B中产生了4路不同OAM态的信号；
步骤C：合路后得到的信号B通过棱镜喇叭天线辐射到自由空间。
4.根据权利要求1所述的基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3A：根据轨道高度以及4个不同OAM态，确定4个不同OAM态电磁波投影到地面的4个圆环区域；
步骤3B：将4个OAM接收天线部署在四个同心圆环上；
步骤3C：将每个OAM接收天线接收到的OAM信号通过一个与发送端OAM态反相的螺旋调相器，恢复出的射频信号；
步骤3D：将恢复出的射频信号进行解调获得基带信号。
5.根据权利要求4所述的基于OAM同频复用的高码速率星地数据安全传输方法，其特征在于，在穿过地面上4个同心圆环的同一条直线上部署天线，用于接收4种不同OAM态的信号。
CN201510465725.2A 2015-07-31 2015-07-31 基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法 Active CN105049169B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510465725.2A CN105049169B (zh) 2015-07-31 2015-07-31 基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510465725.2A CN105049169B (zh) 2015-07-31 2015-07-31 基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105049169A true CN105049169A (zh) 2015-11-11
CN105049169B CN105049169B (zh) 2019-01-18

Family

ID=54455393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510465725.2A Active CN105049169B (zh) 2015-07-31 2015-07-31 基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105049169B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130655A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种多模态轨道角动量复用通信系统及方法
CN106130654A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种涡旋电磁波产生装置及方法
CN107941369A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 广东电网有限责任公司东莞供电局 一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置
CN110138438A (zh) * 2019-04-04 2019-08-16 南京大学 一种用于提高卫星通信频谱效率的调制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103312658A (zh) * 2012-03-11 2013-09-18 美国博通公司 利用轨道角动量的信道绑定
CN103474776A (zh) * 2013-09-22 2013-12-25 浙江大学 一种基于环形行波天线产生射频轨道角动量波束的方法
CN103812543A (zh) * 2014-01-27 2014-05-21 华中科技大学 一种利用轨道角动量提高无线通信容量的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103312658A (zh) * 2012-03-11 2013-09-18 美国博通公司 利用轨道角动量的信道绑定
CN103474776A (zh) * 2013-09-22 2013-12-25 浙江大学 一种基于环形行波天线产生射频轨道角动量波束的方法
CN103812543A (zh) * 2014-01-27 2014-05-21 华中科技大学 一种利用轨道角动量提高无线通信容量的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130655A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种多模态轨道角动量复用通信系统及方法
CN106130654A (zh) * 2016-06-30 2016-11-16 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种涡旋电磁波产生装置及方法
CN106130655B (zh) * 2016-06-30 2018-04-24 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种多模态轨道角动量复用通信系统及方法
CN106130654B (zh) * 2016-06-30 2018-06-29 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种涡旋电磁波产生装置及方法
CN107941369A (zh) * 2017-11-24 2018-04-20 广东电网有限责任公司东莞供电局 一种基于声表面波的开关柜多点、低串扰温度测量装置
CN110138438A (zh) * 2019-04-04 2019-08-16 南京大学 一种用于提高卫星通信频谱效率的调制方法
CN110138438B (zh) * 2019-04-04 2021-03-05 南京大学 一种用于提高卫星通信频谱效率的调制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105049169B (zh) 2019-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106130655B (zh) 一种多模态轨道角动量复用通信系统及方法
US8811366B2 (en) System and method for increased bandwidth efficiency within microwave backhaul of a telecommunication system
US10707985B2 (en) Communication using chaotic waveforms
WO2017125968A1 (ja) 送信装置、受信装置、および通信方法
CN105049169A (zh) 基于oam同频复用的高码速率星地数据安全传输方法
CN103346989B (zh) 基于多路跳频的单通道盲源分离抗干扰通信系统及方法
CN107911160A (zh) 北斗卫星导航信号大规模并行实时传输实现方法和系统
JP5914746B2 (ja) 無線通信システム、送信機、受信機、昇降機制御システム、及び、変電設備監視システム
CN102932032A (zh) 宽带无线通信与测距定位一体化系统和方法
CN103281275A (zh) 一种msk/gmsk直接序列扩频信号接收机
CN105827287B (zh) 一种角域数字化无线通信系统及其实现方法
CN110493777A (zh) 一种基于四维天线阵的多目标保密通信系统
CN101309092A (zh) 分数傅立叶变换域超宽带脉冲信号调制与解调方法
CN101487884B (zh) 超宽带室内导航定位系统信息帧生成方法
CN103841666B (zh) 基站及其信号回传的方法、设备
CN101262249B (zh) 分数傅立叶域和频域联合跳频信号的发射和接收方法及装置
CN104601214B (zh) 一种用于射频轨道角动量模式解复用的取样接收方法
CN104363039A (zh) 一种利用涡旋电波进行通信的方法
CN102082592A (zh) 基于高速总线和gpu的快跳频多发多收系统通信方法
CN106301455A (zh) 一种多频信号生成方法及系统
CN104270187A (zh) 一种不同通信体制信号混叠的卫星通信方法及系统
CN107979462A (zh) 基于正交频分复用的量子密钥分配系统及其实现方法
CN101594160A (zh) 一种短程无线网络中低中频接收系统的解码方法
CN103001903B (zh) 基于频域与分数傅立叶域正交基函数的波形协同信号调制与解调方法
CN106936747B (zh) 一种恒包络双重正交相位调制解调方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant