CN106233659B - 用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统、及其设备和方法 - Google Patents

用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统、及其设备和方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于具有带轨道角动量(OAM)的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统，以及相关的设备和方法，其中所述设备适合于在其输入处接收来自至少一个发射器的电磁信号，并被配置成对电磁信号施加离散傅里叶变换，以便生成具有带轨道角动量的电磁模式的信号。

Description

用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收 的系统、及其设备和方法
技术领域
本发明涉及用于具有带轨道角动量OAM的电磁模式的信号的通信的系统及相关设备和方法。
背景技术
近年来，归因于宽带服务的使用和扩散的增长以及由此引起的无线通信系统对光谱资源的需求的增长，信息传输的备选途径已成为深入分析和研究的主题，例如，诸如不同的调制方案、具有MIMO(“多输入和多输出”)体系结构的空间分集技术等等。
由于其改进无线电传输的光谱效率(并且从而改进容量)的潜在可能性，最新的技术之一致力于拓扑多样性。
不止一个世纪已知除了能量和线性动量之外，电磁波还携带有角动量。在这方面，存在两种形式的角动量：与电磁场极化相关的第一种角动量被定义为自旋角动量(SAM)，而第二种角动量依赖于电磁场的空间分布，并且被定义为轨道角动量(OAM)。自旋角动量是经典电磁场和每个单个光子的固有性质，并且描述电磁场的旋转自由度的自旋特性。然而，在自由空间中，自旋角动量只能取分别与左旋波或右旋波的极化对应的两个值，σ＝±1。
相反，电磁轨道角动量(OAM)是电磁场和每个单个光子的非固有性质，并且描述其旋转自由度的轨道特性。电磁场相位因子exp{iαφ}与OAM相关联，其中φ是围绕波束的轴的方位角，并且α是可以取任意值的相位函数。因此，携带有任意数量的OAM模式的波束包含相互正交、并且从而将独立传播的离散整数OAM自我模式(self-mode)的光谱。换句话说，OAM封闭维度N＝1、2、3、…的状态空间，并且因此其可被认为是具有许多任意状态的“方位极化”。
借助这种技术，通过使用轨道角动量的不同正交状态来发射信号，从而提供利用相同载波频率的实质上无穷数目的信道，导致传输速率增大。
在1992年，当Allen等[L.Allen,M.W.Beijersbergen,R.J.C.Spreeuw和J.P.Woerdman，“Optical angular momentum of light and the transformation ofLaguerre Gauss laser modes,”Phys.Rev.A,vol.45,pp.8185–8189,1992]发现OAM具有带螺旋相位的射束的自然性质，并且OAM可通过把Hermi te-Gauss射束转换成Laguerre-Gauss射束而生成以前，OAM技术未引起太多的关注。
特别地，归因于其状态的正交性，已对在光通信中使用OAM射束的技术给予了许多关注：通过把信息编码成正交状态，并且使用相同的载波频率提供实质上无穷数目的信道或者把不同的OAM状态用于复用，OAM可以显著增大光通信系统的光谱容量和效率。
然而，直到那时，归因于在激光光学中用于生成、检测和操纵处于定义明确的纯OAM状态的光子的实验技术的发现，应用领域主要涉及光频。电磁场的这些基本物理性质可从光频转移到射频。事实上，关于无线电通信领域中的应用的所有研究保留在光频的范围内超过10年。当研究人员证明天线阵列可生成与光学中的Laguerre-Gauss激光束类似的具有螺旋波前(意为相前随着方位角线性变化)和OAM模式的无线电射束时，看法发生改变。
为了生成具有OAM性质的无线电波，使用同心并均匀的圆形天线阵列(UCA)。UCA中的天线元件被供给相同的输入信号，但是向每个元件施加相位延迟，以致在完全旋转之后，相位会被增加2π的整数(k)倍。在近场区域中计算的场强图非常类似于在近轴光学中获得的那些场强图。该研究还强调可如何通过沿着围绕射束轴的圆积分利用exp(-jkφ)加权的复数场矢量，来分解一个射束中的不同的OAM状态。
因此，基于OAM的无线电传输为在相同频带内在相同载波频率下的传输提供了一种可能的方案。Tamburini等在2011年在威尼斯进行了现场实验[F.Tamburini,E.Mari,A.Sponselli,B.Thidé,A.Bianchini,and F.Romanato,"Encoding many channels on thesame frequency through radio vorticity:first experimental test,"New J.Phys.,Vol.14,Is.3,March 2012]，证明能够在相同频率下同时发射和接收按两种不同的OAM状态(l＝[0,1])编码的两个不相干无线电波。因此，基于OAM的无线电波传输似乎提供与常规的无线通信技术相比在连接层面改进光谱效率的新机会。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统，以及相关的设备和方法，其中利用通带信号也可以容易地实现信号生成和接收处理。
简言之，下面将描述用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统、设备和方法，其中OAM信号生成处理通过施加离散傅里叶变换(DFT)的设备(即，模态变换器)而发生。特别地，通过也可与高频通带信号一起使用的模拟组件(比如合成器/分配器和移相器)实现DFT。OAM信号是在发射期间生成的。
在接收中，按照本发明的类似设备允许通过离散傅里叶逆变换对接收的OAM信号施加逆模态变换，从而结果获得原始发射的电磁信号。
通过用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统、设备和方法实现所述目的，所述系统、设备和方法具有记载在附加权利要求中的特征，所述附加权利要求是本说明的组成部分。
附图说明
现在将参照附图以本发明的优选实施例中的一些优选实施例详细描述本发明，所述优选实施例在此通过非限制性示例的方式而提供，其中：
-图1示出按照本发明的系统；
-图2示出按照本发明的系统的接收变体；
-图3示出按照本发明的系统的发射变体；
-图4示出施加快速傅里叶变换的典型流图；
-图5示出基于图4的示图的按照本发明的设备的实现的示例；
-图6示出按照本发明的设备的实现的进一步的示例。
具体实施方式
参照图1，用于具有带轨道角动量(OAM)的电磁模式的信号的通信的系统(1)包括用于生成和发射所述OAM信号的系统1T和用于接收所述OAM信号的系统1R。
按照本发明的系统1通过使用N个发射天线5和N个接收天线6的阵列在具有带宽C的单个无线电信道上针对复用提供M个传输信道L0、L1、…、LM-1(块3)，每个传输信道具有带宽B。
以这种方式，即使在不存在多个传播路径的情况下，可用无线电信道的(M次)重用也变得有可能。另外，采用的波的(垂直、水平、圆)极化构成允许信道的进一步重用的进一步的自由度。
通信系统1可被塑造成具有M个输入和M个输出的块7。分别利用已知调制来操作的多达M个发射器BBTx0..BBTxM-1(块3)连接到所述M个输入；相同数目M的接收器BBRx0..BBRxM-1连接到所述M个输出(块9)。原则上，接收器BBRx0接收来自发射器BBTx0的信号，接收器BBRx1接收来自发射器BBTx1的信号，等等。然而，由于块7包含可能因不完善性和寄生耦合而受影响的无线电信道和天线，因此所述块7的转移矩阵将不是理想的(即对角线的)，而是在信道中的不同信号之间将存在相互干扰。可以使用现有的MIMO技术以便使转移矩阵对角线化并且消除相互干扰。例如，在无线电链路中通常采用“XPIC”(“交叉极化干扰消除器”)电路以便在两种极化(例如，垂直极化和水平极化)上传送两个独立的流，从而实现2×2MIMO技术，并且使通信系统的容量加倍。XPIC消除器估计与水平极化信号干扰的垂直极化信号的分量，并从水平极化信号减去该分量；对于另一个流进行相同处理。
N个发射天线5在圆周上相等间隔地排列。这种类型的天线阵列允许生成具有角度指数A的OAM模式，其中-N/2<A<N/2。
由M个基带发射器BBTx0..BBTxM-1生成的电磁信号被发送给M个输入L0、L1、…、LM-1，其中的每个输入被分配给相应的OAM模式。A＝0模式是与经典平波相关联的模式。按照典型分配，带有最低指数的模式首先被使用，因为它们在任何情况下更鲁棒，随后使用指数渐高的模式：A＝0、1、-1、2、-2，等等。
有利的是，通过按照本发明的设备11(即，进行离散傅里叶变换(DFT)的模态变换器TM 11)执行OAM模式与供给N个发射天线5的M个输入电磁信号之间的映射。例如，让我们把在模态变换器TM 11的输入处的带有指数h(其中0≤h<M)的单一信号视为输入信号；它将通过DFT在输出处变换成exp(j2πhk/N)类的相位斜坡(k是DFT输出的指数)。由于DFT的线性性质，对于所有输入电磁信号L0、L1、…、LM-1可同时进行映射。
由于-N/2<A<N/2，因此DFT将把输入h＝1、…、(N/2)-1映射到正输出相位斜坡，并且把输入h＝(N/2)、…、(N-1)映射到负输出相位斜坡。
特别地，就单一输入h＝1来说，在DFT输出处将获得将用于A＝1模式的每个周期有一个循环的相位斜坡，即exp(j2πk/N)；就单一输入h＝2来说，将获得将用于A＝2模式的每个周期有两个循环的相位斜坡：exp(j2π2k/N)；等等。就单一输入h＝(N-1)来说，在输出处将获得将用于A＝-1模式的每个周期有一个循环的负相位斜坡：exp(-j2πk/N)；就单一输入h＝(N-2)来说，在输出处将获得将用于A＝-2模式的每个周期有两个循环的负相位斜坡：exp(-j2π2k/N)；等等。
为了更好的组件效率和/或经济性，特别地，可以使用是2的整数幂的值N：如果作出该选择，那么可以通过FFT(“快速傅里叶变换”)算法更高效地实现DFT。
称为“时间抽取”和“频率抽取”算法的主要FFT算法利用自然排列的输入，并且向输出提供“位反转”排列(位反转置换)，或者反过来：在“位反转”排列的情况下，通信系统1包含用于再次获得自然排列的流置换块。
在模态变换器TM 11的下游，存在第一UPC变频器13，即“上变频器”。变频器13(其对所有信号来说是同步的)允许获得使用中的无线电信道的频率下的输出OAM信号，即，它将把OAM信号从基带转换到通带。变频的OAM信号被发送给N个发射天线5(AT0、AT1、…、ATN-1)。这种发射天线5可通过使用任意技术(例如，偶极、Yagi-Uda、喇叭，等等)而实现。可以有利地利用单个天线AT的指向性以改进连接的性能。
至于接收系统1R，可以使用接收天线6(AR0、AR1、…、ARN-1)的阵列，其类似于发射天线5并且与发射天线5对称。
带有A＝h模式(其中-N/2<h<N/2)的OAM波由在其输出处发生exp(j2πhk/N)类相移的接收天线6AR0、AR1、…、ARN-1接收，其中k是接收天线6的指数。
在接收天线6的下游，存在与按照本发明的设备11类似的设备15；然而，在这种情况下，设备15是逆模态变换器TMI 15，其实现逆DFT操作(IDFT)，从而在其输出L0、L1、…、LM-1处有选择地返回在每个OAM模式上发射的电磁信号。归因于模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15的线性性质，系统1可以同时作用于多种模式。
由于傅里叶变换的对偶性，相同的设备11、15在发射和接收中都可以使用。
在接收天线6和逆模态变换器TMI 15之间，存在具有在使用中的无线电信道的频率下的输入的第二DNC变频器17(“下变频器”)，其对于所有流来说是同步的。所述DCN变频器17允许使接收的电磁信号回到基带。第二DNC变频器17优选包含多个(M个)变频器。
优选地，在逆模态变换器TMI 15和M个接收器BBRx0..BBRxM-1之间，存在干扰消除器XIC 19，其消除经过其中的信号的任何相互干扰，即，它从与特定OAM模式相关联的每个信号中除去与其它OAM模式相关联的信号。换句话说，干扰消除器XIC 19进行与“交叉极化干扰消除”技术类似的功能。
在系统1中，模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15作用于复基带信号，典型的是采样的复基带信号。于是，系统1的体系结构可被容易地集成到利用采样数据数字处理技术创建的发射器和/或接收器中。
在本发明的第二优选实施例中，模态变换器TM 11的位置和第一UPC变频器13的位置被反转，并且在接收中这同样适用于第二DNC变频器17和逆模态变换器TMI 15。在这些情况下，模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15将在所选择的无线电信道的频率下操作，从而利用通带信号。
这使得不必以完整的形式实现第二DNC变频器17。
事实上，参照图2，如果系统1发射多个信号，但是接收器必须只选择所述信号的一部分，以致每次实际上只需要使用一个接收器，那么通过用包含在接收器Rx 21中的仅仅单个变频器替换第二DNC变频器17，将可能完全消除(即，如前所述，包含M个变频器的)第二DNC变频器17，所述单个变频器从而将起完整射频接收器的作用。
所述接收器Rx 21可通过选择器23被连接到逆模态变换器TMI 15，选择器23允许选择来自期望的第h种OAM模式的信号。
于是，接收器Rx 21可以是任何已知的接收装置，例如常规的广播-电视接收器。
有利的是，接收天线6独立于接收器Rx 21的技术并且独立于使用中的调制的类型。
同样地，在发射侧，第一UPC变频器13可被消除，如果不必使用所有的发射器Tx0..TxM-1的话。
参照图3，模态变换器TM 11的未使用的输入被供给零信号。图3表示其中只有两个发射器Tx0和Tx1(块3)直接连接到模态变换器TM 11的情况，并且其中每个发射器Tx0和Tx1包含它自己的变频器(“上变频器”)。
本发明还涉及用于生成OAM信号的设备11，即，模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15。
模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15都包含级联排列的模拟组件(级)。这些级的合成是通过使用采样的基带数据FFT处理方法而获得的。然而，在本发明中，合成技术应用在完全不同的范围内，即应用于模拟或者总之通带射频电路，而不是基带数字信号，并且应用于连续信号，而不是采样信号。此外，传统地，FFT是整个地或者通过离散步骤执行的，因为使用数字处理器。在本发明中，模拟信号改为以连续流流过应用该变换的电路。
可通过一系列的n级来实现FFT算法，n＝1og2(N)(其中N是输入的数目)，其中每级仅由两个操作数的复数和以及与纯相位常数的复合乘积组成。
本发明优选在通带中实现这种性质，从而获得模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15包含射频合成器/分配器和移相器的有用结果。
这为模态变换器TM 11和逆模态变换器TMI 15提供了较大的带宽，这将只受采用的模拟RF组件的性能限制。例如，毫米波应用可以确保数十千兆赫兹的带宽，这利用数字电路不能实时获得。
参照图4，示出了对4个输入值x0、x1、x2、x3施加FFT并返回4个输出值X0、X2、X1、X3的流图的一个示例。注意，输出值的次序不是自然(原始)的渐进次序，而是“位反转”类次序。该FFT基于log2(4)＝2级。
如下定义相位项：
Figure BDA0001130544910000081
指数N是上面提及的FFT的输入的数目；r是在经典的“时间抽取”和“频率抽取”FFT算法中基本复指数WN被提高到的幂次。
参照图5，利用射频模拟组件25、26、27、31来实现图4的流图。射频模拟组件25、26、27、31包含被实现成射频信号分配器25、从其延伸出两个分支的第一节点25，和被实现成射频信号合成器(减法器27或加法器26)、两个分支加入其中的第二节点26、27。事实上，系数-1(图4中的附图标记29)可被实现成具有带180°相位的输出的分配器25或者具有带180°相位的输入的合成器26、27的输入。相位项
Figure BDA0001130544910000082
可被消除，因为它表示与1的乘法，于是信号将不改变。
在N＝4的情况下，与项
Figure BDA0001130544910000083
的乘法是纯-90°相移，并且是借助于具有-90°相位、或者同样的+270°相位的射频移相器31实现的。于是，模拟射频组件25、26、27、31还包括移相器31。
移相器31优选地通过延迟线而实现，或通过使用为获得90°相位、加上180°相位反转而配置的分配器25的输出，或者分别通过使用为获得90°相位、加上180°相位反转而配置的合成器26、27的输入而获得。
通过按照数字次序而不是位置次序连接N个发射天线5的电缆，获得具有值X0、X2、X1、X3的输出信号的重新排序。
其它简化也是可能的，并且仍将落入本发明的范围之内。
参照图6，下面将例示如图5中所示的按照本发明的设备11、15的实现的进一步的示例。
在图6的电路中，引入了合成器/分配器组件33，其同时提供在输入1和2处的信号之和(S)和之差(J)。以这种方式，这些组件33之一将替换图5的电路中的2个分配器25和2个合成器26、27；于是，4个合成器/分配器组件33将替换16个合成器/分配器。
高频分配器25、合成器26、27、移相器31和合成器/分配器33可通过使用各种技术和电路解决方案(不管是有源的还是无源的，包括变换器、耦合器、集中常数人工线路(concentrated-constant artificial line)等等)而实现。这些技术和解决方案仍将落入本发明的构思内。通过在这类实现中使用模拟射频组件25、26、27、31、33，在互反性方面获得益处，即，它们可沿一个方向或者沿相反方向操作，并且由于基于时间抽取的每个FFT算法对应于逆变换算法(其为基于频率抽取的算法)，并且对于每个基于时间抽取的FFT算法存在基于频率抽取的FFT算法，这对应于交换输入和输出并且反转图4的流图中的所有箭头的方向，因此相同的模拟组件25、26、27、31、33可沿相反方向(经由输出重排)重新用于IFFT(“逆快速傅里叶变换”)。
最后，从应用的角度，除了无线电通信之外，本发明的用于具有OAM电磁模式的信号的发射和/或接收的系统以及相关的设备和方法也可用于范围从遥感到被动辐射测量(例如，地球物理勘探、化学分析用光谱学、医疗诊断等)、从射频到微波以及更多的应用。事实上，尽管在此已经参照由发射器发射并在传输期间被输入设备11的电磁信号描述了本发明，不过电磁信号也可从另外的发射体(例如经历被动辐射测量的自然来源)接收。
根据上面的描述，本发明的特征及其优点是明显的。
本发明的第一个优点是借助于离散傅里叶变换获得OAM信号。
本发明的第二个优点是如果系统提供发射多个信号但只接收所述多个信号的一部分，那么不需要以完整的形式实现第二DNC变频器。
本发明的另一个优点是接收器Rx可以是任意现有的接收装置，特别是常规的广播-电视接收器。
本发明的另一个优点是如果在模态变换器TM存在任何未使用的输入，那么在发射中可以省略第一UPC变频器。
本发明的另一个优点是对于模态变换器TM和逆模态变换器TMI获得较大的带宽，其只受使用中的模拟射频组件的性能限制。
本发明的另一个优点是它使用相同的模拟射频组件来执行FFT算法和IFFT两者。
用于生成并发射具有带轨道角动量的电磁模式的信号的方法提供通过设备11生成所述OAM信号。
用于接收OAM信号的方法提供通过设备15接收OAM信号，通过所述设备15对OAM信号施加离散傅里叶逆变换，并且在设备15的输出处获得由至少一个发射器3发射的电磁信号。
所述方法还提供通过模拟组件25、26、27、31、33，特别是合成器26和27、分配器25、移相器31和合成器/分配器组件33施加离散傅里叶变换和/或离散傅里叶逆变换。
在此通过示例的方式描述的用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统以及相关的设备和方法可以经历许多可能的变型，而不脱离发明构思的新颖性精神；还清楚在本发明的实际实现中，所例示的细节可具有不同的形状或者可用其它技术上等同的元件替换。
于是，容易理解本发明不限于用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的发射和/或接收的系统以及相关的设备和方法，而是可以经历等同部件和元件的许多更改、改进或替换，而不脱离如在以下权利要求中明确规定的发明构思的新颖性精神。

Claims (22)

1.一种用于生成和发射具有带轨道角动量的电磁模式的信号的设备(11)，其中所述设备(11)被配置为
在输入处接收来自至少一个发射器(3)的电磁信号，
通过向所述电磁信号施加快速傅里叶变换来生成输出信号以执行轨道角动量模式与所述输出信号之间的映射，
将所述输出信号提供给连接到对应的发射天线(5)的输出端口，并且
发射所述输出信号使得在发射期间所发射的输出信号由于所述快速傅里叶变换的施加而具有至少一种轨道角动量。
2.按照权利要求1所述的设备(11)，其中所述设备(11)是模态变换器(11)，所述模态变换器(11)包含被配置为对于所述电磁信号实现快速傅里叶变换的模拟组件(25、26、27、31、33)，所述模拟组件(25、26、27、31、33)包含合成器(26、27)和/或分配器(25)和/或移相器(31)。
3.按照权利要求1所述的设备(11)，其中所述电磁信号占用基本相同的基带或通带频率。
4.按照权利要求1所述的设备(11)，其中在所述输入处接收的所述电磁信号的数量小于由所述设备(11)产生的具有电磁模式和所述至少一种轨道角动量的所述信号的数量。
5.按照前述权利要求中的任意一项所述的设备(11)，其中所述电磁信号是广播-电视信号或者用于被动辐射测量或遥感应用的信号。
6.一种用于生成和发射具有带轨道角动量OAM的电磁模式的信号的系统(1T)，所述系统(1T)包含：
-至少一个电磁信号发射器(3)；
-按照权利要求1-5中的任意一项所述的设备(11)；
-连接到所述设备(11)的输出的多个发射天线(5)。
7.按照权利要求6所述的系统(1T)，其中所述系统(1T)包含第一变频器(13)，所述第一变频器(13)插入在所述设备(11)和所述多个发射天线(5)之间，所述第一变频器(13)被配置为把由所述设备(11)生成的信号从基带转换到通带。
8.按照权利要求6所述的系统(1T)，其中所述系统(1T)包含第一变频器(13)，所述第一变频器(13)插入在所述至少一个电磁信号发射器(3)和所述设备(11)之间，所述第一变频器(13)被配置为把所述信号从基带转换到通带。
9.按照权利要求6或8所述的系统(1T)，其中所述设备(11)在选择的无线电信道的频率下作用于通带信号。
10.一种用于接收具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号的设备(15)，其中所述设备(15)被配置为通过接收天线(6)接收所述具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号，并对所述具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号施加快速傅里叶逆变换以执行轨道角动量模式与所述信号之间的映射，以便在其输出处获得由至少一个发射器(3)发射的用于输出给对应的接收器的电磁信号。
11.按照权利要求10所述的设备(15)，其中所述设备(15)是逆模态变换器(15)，逆模态变换器(15)包含被配置为对于所述具有带轨道角动量的电磁模式的信号实现快速傅里叶逆变换的模拟组件(25、26、27、31、33)，所述模拟组件(25、26、27、31、33)包含合成器(26、27)和/或分配器(25)和/或移相器(31)。
12.按照权利要求10所述的设备(15)，其中所述电磁信号占用基本相同的基带或通带频率。
13.按照权利要求10所述的设备(15)，其中接收的所述具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号的数量大于由所述设备(15)获得的电磁信号的数量。
14.按照权利要求10-13中的任意一项所述的设备(15)，其中所述电磁信号是广播-电视信号，或者用于被动辐射测量或遥感应用的信号。
15.一种用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的接收的系统(1R)，所述系统(1R)包括：
-多个接收天线(6)；
-按照权利要求10-14中的任意一项所述的通过所述多个接收天线(6)接收所述具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号的设备(15)；以及
-连接到所述设备(15)的输出的至少一个接收器(9、21)。
16.按照权利要求15所述的系统(1R)，其中所述系统(1R)包含第二变频器(17)，所述第二变频器(17)插入在所述设备(15)和所述至少一个接收器(9、21)之间，并且被配置为把所述具有带轨道角动量的电磁模式的信号转换到基带。
17.按照权利要求15所述的系统(1R)，其中所述系统(1R)包括第二变频器(17)，所述第二变频器(17)插入在所述多个接收天线(6)和所述设备(15)之间，并且被配置为把所述具有带轨道角动量的电磁模式的信号转换到基带。
18.按照权利要求15-17中的任意一项所述的系统(1R)，还包括干扰消除器(19)，所述干扰消除器(19)在所述设备(15)和所述至少一个接收器(9、21)之间，所述干扰消除器(19)被配置为消除经过其中的所述电磁信号的任何相互干扰。
19.一种用于发射和接收具有带轨道角动量的电磁模式的信号的系统(1)，所述系统(1)包含按照权利要求6-9中的任意一项所述的用于生成和发射具有带轨道角动量的电磁模式的信号的系统(1T)，和按照权利要求15-18中的任意一项所述的用于具有带轨道角动量的电磁模式的信号的接收的系统(1R)。
20.一种生成和发射具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号的方法，其中所述方法包括：
在输入处接收来自至少一个发射器的电磁信号；
通过向所述电磁信号施加快速傅里叶变换来生成输出信号以执行轨道角动量模式与所述输出信号之间的映射；
将所述输出信号提供给连接到对应的发射天线的输出端口；以及
发射所述输出信号使得在发射期间所发射的输出信号由于所述快速傅里叶变换的施加而具有至少一种轨道角动量。
21.一种处理具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号的方法，包括：
-接收所述具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号；
-对所述具有带不同轨道角动量的电磁模式的信号施加快速傅里叶逆变换以执行轨道角动量模式与所述信号之间的映射以获得电磁信号；
-将所述电磁信号发射到连接到对应的接收器的输出。
22.按照权利要求20或21所述的方法，其中借助于模拟组件(25、26、27、31、33)，包括合成器(26、27)、分配器(25)、移相器(31)和合成器/分配器组件(33)，施加快速傅里叶变换和/或快速傅里叶逆变换。
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