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1、OAM传输技术研究报告2022 年年 9 月月 版权声明版权声明 Copyright Notification 未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播 2022 IMT-2030（6G）推进组版权所有I 前前 言言 本技术报告是第六代移动通信推进组 IMT-2030（6G）中无线技术工作组有关轨道角动量（OAM）传输技术的报告文档，包括 OAM 技术发展现状、OAM 新维度、天线关键技术、射频关键技术、基带算法关键技术等九个主要章节。不仅阐明了 OAM 新维度概念，而且从各个方面分析了 OAM 传输的优点和缺点，为?OAM 技术的潜在应用提供了参考。本技术报告指出，OAM 是电磁波独立

2、于电场强度的固有物理量，也是无线传输的新维度。在未来的 6G链路中引入 OAM 传输技术，不仅可以获得频谱效率和链路传输速率的提高，而且可以获得较低的复杂度和成本，以及相对较低的功耗。相比于传统多天线 MIMO 传输系统，统计态 OAM 涡旋波束计算复杂度低，适用于视距 LoS 信道，其中低波束发散角的 OAM 专用天线传输系统是统计态 OAM 研究主流方向。量子态 OAM 涡旋电磁波具有独立的传输新维度，可以超越传统多天线 MIMO 容量界，是 OAM 传输技术未来研究关键。本技术报告同时指出，当前 OAM 技术研究存在技术发展不均匀、量子态OAM 涡旋电磁波产生方式较为复杂等问题，后续在涡

3、旋微波量子产生接收装置小型化等方面需加大研究投入。III 目录 图目录.IV 第一章第一章 OAM 技术发展现状技术发展现状.1 1.1 研究背景与意义.1 1.2 OAM 发展历史.2 1.3 目前国内外主要研究单位概况.5 1.4 本章小结.7 第二章第二章 OAM 新维度新维度.8 2.1 OAM 物理性质.8 2.2 典型 OAM 传输容量区域.10 2.3 本章小结.15 第三章第三章 OAM 传输体制传输体制.16 3.1 统计态 OAM 涡旋电磁波传输体制.16 3.2 量子态 OAM 涡旋电磁波传输体制.19 3.3 本章小结.22 第四章第四章 OAM 与与 MIMO 无线通

4、信系统的比较无线通信系统的比较.23 4.1 OAM 与 MIMO系统能耗比较.23 4.2 OAM 与 MIMO复杂度比较.26 4.3 OAM 与 MIMO信道容量比较.29 4.4 本章小结.31 第五章第五章 OAM 天线关键技术天线关键技术.32 5.1 传统 OAM 天线.32 5.2 多模态 OAM 天线技术.37 5.3 平面 OAM 天线技术.39 5.4 空间结构电磁波束的构建理论及基本特点.42 5.5 OAM 天线对齐技术.43 5.6 本章小结.47 第六章第六章 OAM 射频关键技术射频关键技术.48 6.1 OAM 射频系统架构.48 6.2 量子态 OAM 涡旋

5、电磁波射频关键技术.51 III 6.3 OAM 射频关键器件.52 6.4 OAM 信道.54 6.5 本章小结.55 第七章第七章 OAM 基带算法关键技术基带算法关键技术.56 7.1 OAM 欧氏空间理论.56 7.2 OAM 网格编码.58 7.3 OAM 扩维编码.59 7.4 OAM 索引调制.60 7.5 OAM 预编码.62 7.6 OAM-OFDM 技术.63 7.7 本章小结.64 第八章第八章 OAM 技术发展中的问题与典型应用场景技术发展中的问题与典型应用场景.65 8.1 技术发展挑战.65 8.2 OAM 典型应用场景.67 8.3 本章小结.68 第九章第九章

6、总结总结.69 参考文献参考文献.70 贡献单位贡献单位.77 IV 图目录 图 2-1 应用 OAM 提升传输容量的方法分类概念图.11 图 2-2 电子在磁场中绕 z 轴旋转.11 图 2-3 涡旋电子坐标转换和分选.12 图 2-4 OAM 量子态微波无线传输系统架构.13 图 2-5 反射面涡旋电磁波天线.13 图 2-6 UCA 天线组.14 图 3-1 统计态 OAM 传输基本结构.16 图 3-2 常见统计态 OAM 涡旋波束天线.18 图 3-3 量子态 OAM 涡旋微波量子通信系统.20 图 3-4 量子态 OAM 检测方案.21 图 4-1 不同传输方案能效对比图.25 图