基于涡旋电磁波的物联网大容量上行传输方法

随着集成电路、无线通信等技术的进步,物联网技术飞速发展,极大提升了各行各业的效率。然而,物联网技术的不断普及导致传感器节点数量大幅增长,需要上传至基站的数据量也急剧增加,急需大容量无线通信上行传输方法。携带轨道角动量(OAM)的涡旋电磁波因其提供了一种全新的模态自由度而被广泛研究,OAM理论上无穷多的正交模态可以无限提升无线通信频谱效率。2007年,B.Thide提出给均匀圆周阵列(UCA)馈以等幅等相差的信号可以生成OAM。基于物联网传感器分布式的特点和UCA可用于OAM通信的特点,本文提出了基于涡旋电磁波的物联网大容量上行传输方法。通过在随机分布的传感器节点区域选取近似UCA的节点,之后采用近似UCA的传感器节点与基站进行基于OAM的大容量通信可以极大地提升传感器节点数据上传速率。仿真结果表明,采用近似UCA的分布式节点生成的携OAM的电磁波仍能保证一定的涡旋特性和模态隔离度。在本文的仿真配置下,仅6模复用便可达到22bps/Hz的频谱效率。本文所设计的基于涡旋电磁波的物联网大容量上行传输方法无需额外的硬件配置,仅利用现有节点通过算法实现OAM传输,传输效率高,系统开销小,非常适用于物联网节点与基站之间的短时高速上行传输。