CN116436740B - 一种轨道角动量模态间干扰抑制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本说明书公开了一种轨道角动量模态间干扰抑制方法及系统，涉及网络通信技术领域，方法包括基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；将上述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；将所有属于同一模态的上述标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，上述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号，解决了目前利用多模态的轨道角动量波束进行通信的方法存在因波束间的干扰导致传输性能下降的问题。
Description
技术领域
本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种轨道角动量模态间干扰抑制方法及系统。
背景技术
随着移动用户的增加和移动通信设备的普及，无线通信业务呈爆炸式增长，而且用户对于高带宽、高速率的通信需求也更加强烈，这对高速数据传输提出了更高的要求。对于目前的新兴技术而言，主要采用的方法是开发利用新的频谱资源如采用毫米波、太赫兹频段，或采用极化复用、大规模多天线收发来提升现有的频带利用率，但这些都只用了电磁波的线性自由度，电磁波的角动量维度并没有充分发掘。理论上将多路信息加载到不同的模态的轨道角动量波束上进行通信，可以实现同一频段上无穷多子信道的无干扰传输，这将极大的提升系统频带利用率。但由于轨道角动量要求天线之间摆放严格对齐，若没有对齐，轨道角动量波束之间会有干扰产生，使系统性能急剧下降，所以，目前利用多模态的轨道角动量波束进行通信的方法存在因波束间的干扰导致传输性能下降的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轨道角动量模态间干扰抑制方法，以解决目前利用多模态的轨道角动量波束进行通信的方法存在因波束间的干扰导致传输性能下降的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本说明书提供一种轨道角动量模态间干扰抑制方法，包括：
步骤102，基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；
步骤104，基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
步骤106，基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；
步骤108，将上述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；
步骤110，将所有属于同一模态的上述标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，上述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号。
另一方面，本说明书提供一种轨道角动量模态间干扰抑制系统，包括：
信号接收模块，用于通过轨道角动量天线接收对应的模态信号；
信号处理模块，用于对接收到的模态信号进行处理，将其他模态信号对接收模态信号的干扰信号进行迭代消除；
上述信号处理模块包括：
第一解调单元，用于基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；
信号重构单元，用于基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
干扰获取单元，用于基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；
第二解调单元，将上述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；
信号叠加单元，用于将所有属于同一模态的上述标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，上述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号。
基于上述技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：
本方法通过利用串行干扰删除算法的特点，首先解调原始模态信号，获得当前波束模态信号的估计值，即对应的标准信号，然后重构该模态信号并在原始模态信号删除该重构信号，获得其他波束模态信号对本模态信号的干扰信号，然后解调出各波束模态信号的干扰估计信号，最后将所有属于同一模态信号的干扰信号与该模态信号的标准信号进行结合，从而提升该模态信号的信噪比，使其拥有更高的误比特性能，由此解决目前利用多模态的轨道角动量波束进行通信的方法存在因波束间的干扰导致传输性能下降的问题。
附图说明
图1是本发明一实施例中一种轨道角动量模态间干扰抑制方法的流程示意图。
图2是本发明另一实施例中一种轨道角动量模态间干扰抑制方法的流程示意图。
图3是本发明一实施例中一种轨道角动量模态间干扰抑制系统中信息处理模块的结构示意图。
图4是本发明一实施例中一种电子设备的结构示意图。
图5是本发明另一实施例中一种轨道角动量模态间干扰抑制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
实施例1
请参照图1，图1所示为本实施例提供的一种轨道角动量模态间干扰抑制方法。本实施例中，该方法包括：
步骤102，基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；
具体地，首先在有模态间干扰的条件下，直接对所有模态信号进行解调，获得每个模态信号对应的估计值，即标准信号。例如，假设使用两种不同模态的轨道角动量接收天线接收信号，即获得两种模态信号，分别为模态一信号和模态二信号，那么首先在有模态二干扰的条件下，直接解调模态一信号，获得模态一信号的标准信号。
在此需要说明的是，上述模态一为第一种轨道角动量模态，模态二为第二种轨道角动量模态。
步骤104，基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
具体地，根据通过上述步骤获得的各模态信号的标准信号。对各模态信号进行重构。例如，根据通过上述步骤获得的模态一信号的标准信号，对模态一信号进行重构，获得对应的重构信号。
可选的，上述基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号的方式为对各模态信号对应的标准信号进行信道编码、调制以及信干比估计。
步骤106，基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；
本实施例中，步骤106的一种实现方式为：
上述基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号的方式为在上述模态信号中删除对应的重构信号，得到其他模态信号在该模态信号中的干扰信号。
具体地，在原始模态信号中将重构信号删除，获得其他模态信号在该模态波束中的干扰信号。例如，在原始模态一信号中删除对应的重构信号，得到模态二信号在模态一波束中的干扰信号。
步骤108，将上述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；
具体地，将获得的干扰信号进行解调，获得若干模态波束对本模态信号的干扰的估计信号。例如，对模态二信号在模态一波束的干扰信号进行解调，得到模态二信号在模态一波束中的估计信号。
步骤110，将所有属于同一模态的上述标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，上述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号。
具体地，将每个模态的标准信号分别与属于同一模态的若干估计信号进行叠加，获得各模态信号的最终估计信号。例如，将解出的模态二的估计信号与模态二的标准信号进行叠加，得到模态二的最终估计信号。
在此需要说明的是，与解出模态二最终估计信号一致，重复上述步骤，即可获得模态一的最终估计信号。
综上，本方法通过利用串行干扰删除算法的特点，首先解调原始模态信号，获得当前波束模态信号的估计值，即对应的标准信号，然后重构该模态信号并在原始模态信号删除该重构信号，获得其他波束模态信号对本模态信号的干扰信号，然后解调出各波束模态信号的干扰估计信号，最后将所有属于同一模态信号的干扰信号与该模态信号的标准信号进行结合，从而提升该模态信号的信噪比，去除其他模态波束间的干扰，使其拥有更高的误比特性能，由此解决目前利用多模态的轨道角动量波束进行通信的方法存在因波束间的干扰导致传输性能下降的问题。
实施例2
请参考图2，图2所示为本实施例提供一种轨道角动量模态间干扰抑制方法，本实施例在实施例1的基础上还包括：
步骤202，基于原始数据，获得基带高速调制信号；
具体地，基于需要发送的基带信号以及发送的模态，生成对应的基带高速调制信号，每一种模态生成对应的一个基带高速调制信号，传输对应的数据。
步骤204，基于本振源，获得倍频信号；
本实施例中，步骤204的一种实现方式为：
基于本振源，获得本振信号；
将上述本振信号倍频到太赫兹频段，获得倍频信号。
具体地，本振源产生纯洁稳定的本振信号，然后将本振信号倍频到太赫兹频段，用以给太赫兹混频器提供太赫兹源输入。
步骤206，基于上述基带高速调制信号和上述倍频信号，获得混频信号；
具体地，将倍频信号在太赫兹混频器中与基带钙素调制信号进行混频，获得混频信号。
步骤208，基于上述混频信号和轨道角动量天线，获得对应的模态信号。
本实施例中，步骤208的一种实现方式为：
通过若干模态的轨道角动量天线辐射并接收上述混频信号；
将接收的上述混频信号进行下变频处理，获得每个模态对应的模态信号。
具体地，将混频后的信号连接到对应模态的太赫兹角动量天线，然后自由辐射到自由空间中，再由对应模态的太赫兹角动量天线进行接收，然后进行下变频处理，获得若干模态信号。
可选的，上述通过若干模态的轨道角动量天线辐射并接收上述混频信号的方式为混频信号通过若干模态的螺旋相位板生成对应的若干轨道角动量模态波束，然后通过轨道角动量天线辐射并接收。
具体地，请参考图5，采用一套轨道角动量模态间干扰抑制系统，利用轨道角动量间的正交性，采用多种模态的螺旋相位板，来生成不同种轨道角动量模态波束，并在不同的模态波束上传输不同的数据流，使其在相同的时频资源块上传输不同的数据流，提升了太赫兹高速传输系统的频谱利用率。
基于此，本实施例在实施例1的基础上增加了每个模态对应的基带信号生成、信号倍频、信号混频以及信号发射与接收的步骤，通过设计发送端多种模态波束的基带信号，在接收端利用串行干扰删除算法，使得接收端在有模态干扰条件下完成信号接收，多种模态的螺旋相位板来发送和接收多模态轨道角动量波束来实现信号的多路复用，以实现同一频段上无穷多子信道的无干扰传输，这将极大的提升系统频带利用率。
实施例3
请参照图3，图3所示为本实施例提供一种轨道角动量模态间干扰抑制系统，包括：
信号接收模块，用于通过轨道角动量天线接收对应的模态信号；
信号处理模块，用于对接收到的模态信号进行处理，将其他模态信号对接收模态信号的干扰信号进行迭代消除；
上述信号处理模块包括：
第一解调单元，用于基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；
信号重构单元，用于基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
干扰获取单元，用于基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；
第二解调单元，将上述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；
信号叠加单元，用于将上述若干标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，上述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号。
可选的，还包括：
基带信号生成模块，用于基于原始数据，获得基带高速调制信号；
倍频信号生成模块，用于基于本振源，获得倍频信号；
混频信号生成模块，用于基于上述基带高速调制信号和上述倍频信号，获得混频信号；
信号发送接收模块，用于基于上述混频信号和轨道角动量天线，获得若干模态信号。
可选的，倍频信号生成模块包括：
本振源单元，用于基于本振源，获得本振信号；
太赫兹倍频单元，用于将上述本振信号倍频到太赫兹频段，获得倍频信号。
基于此，本系统通过利用串行干扰删除算法的特点，首先解调原始模态信号，获得当前波束模态信号的估计值，即对应的标准信号，然后重构该模态信号并在原始模态信号删除该重构信号，获得其他波束模态信号对本模态信号的干扰信号，然后解调出各波束模态信号的干扰估计信号，最后将所有属于同一模态信号的干扰信号与该模态信号的标准信号进行结合，从而提升该模态信号的信噪比，使其拥有更高的误比特性能，由此解决目前利用多模态的轨道角动量波束进行通信的方法存在因波束间的干扰导致传输性能下降的问题。
实施例4
请参照图4，本实施例提供一种电子设备，该电子设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成一种轨道角动量模态间干扰抑制方法。当然，除了软件实现方式外，本说明书并不排除其他实现方式，比如逻辑器件亦或软硬件结合的方式等等，也就是以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。
网络接口、处理器和存储器可以通过总线系统相互连接。上述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
存储器用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，上述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。
处理器，用于执行上述存储器存放的程序，并具体执行：
步骤102，基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；
步骤104，基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
步骤106，基于上述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；
步骤108，将上述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；
步骤110，将所有属于同一模态的上述标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，上述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号。
处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
基于同样的发明创造，本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，上述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得上述电子设备执行图1至图2对应的实施例提供的一种轨道角动量模态间干扰抑制方法。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或者结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
另外，对于上述装置具体实施方式而言，由于其与方法实施方式基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。而且，应当注意的是，在本申请的系统的各个模块中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本申请不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例之间的不同之处。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且依然可以实现期望的结果。另外，在附图描绘的过程中不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
以上上述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种轨道角动量模态间干扰抑制方法，其特征在于，包括：
通过轨道角动量天线接收对应的模态信号；
基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；
基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
基于所述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；
将所述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；
将所有属于同一模态的所述标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，所述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号；所述基于所述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号的方式为在所述模态信号中删除对应的重构信号，得到其他模态信号在该模态信号中的干扰信号；所述基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号的方式为对各模态信号对应的标准信号进行信道编码、调制以及信干比估计；
所述基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号的方式为对所有模态信号进行解调，获得每个模态信号对应的估计值，即标准信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得对应的若干标准信号之前还包括：
基于原始数据，获得基带高速调制信号；
基于本振源，获得倍频信号；
基于所述基带高速调制信号和所述倍频信号，获得混频信号；
基于所述混频信号和轨道角动量天线，获得对应的模态信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于原始数据，获得基带高速调制信号的方式为基于需要发送的基带信号以及发送的模态，生成对应的基带高速调制信号，每一种模态生成对应的一个基带高速调制信号，传输对应的数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述本振源，获得倍频信号的步骤包括：
基于本振源，获得本振信号；
将所述本振信号倍频到太赫兹频段，获得倍频信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述混频信号和轨道角动量天线，获得对应的模态信号的步骤包括：
通过若干模态的轨道角动量天线辐射并接收对应的所述混频信号；
将接收的所述混频信号进行下变频处理，获得每个模态对应的模态信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过若干模态的轨道角动量天线辐射并接收所述混频信号的方式为混频信号通过若干模态的螺旋相位板生成对应的若干轨道角动量模态波束，然后通过轨道角动量天线辐射并接收。
7.一种轨道角动量模态间干扰抑制系统，其特征在于，包括：
信号接收模块，用于通过轨道角动量天线接收对应的模态信号；
信号处理模块，用于对接收到的模态信号进行处理，将其他模态信号对接收模态信号的干扰信号进行迭代消除；
所述信号处理模块包括：
第一解调单元，用于基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号；所述基于若干模态信号，获得对应的若干标准信号的方式为对所有模态信号进行解调，获得每个模态信号对应的估计值，即标准信号；
信号重构单元，用于基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号；
干扰获取单元，用于基于所述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号；所述基于所述若干模态信号和对应的重构信号，获得对应的若干干扰信号的方式为在所述模态信号中删除对应的重构信号，得到其他模态信号在该模态信号中的干扰信号；
第二解调单元，将所述若干干扰信号进行解调，获得每个干扰信号对应的若干估计信号；所述基于各模态信号对应的标准信号，获得若干对应的重构信号的方式为对各模态信号对应的标准信号进行信道编码、调制以及信干比估计；
信号叠加单元，用于将所述若干标准信号与对应的若干估计信号进行叠加，获得每个标准信号对应的最终估计信号，所述最终估计信号为消除其他模态信号干扰的模态信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：
基带信号生成模块，用于基于原始数据，获得基带高速调制信号；
倍频信号生成模块，用于基于本振源，获得倍频信号；
混频信号生成模块，用于基于所述基带高速调制信号和所述倍频信号，获得混频信号；
信号发送接收模块，用于基于所述混频信号和轨道角动量天线，获得对应的模态信号。
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