基于轨道角动量的无线供能NOMA通信系统设计与优化

来源：电子与信息学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：陈瑞瑞, 陈雨, 冉佳乐, 孙彦景, 李松

单位：1.中国矿业大学信息与控制工程学院 徐州 2211162.中国矿业大学计算机科学与技术学院 徐州 221116

摘要：视距信道是实现高效无线供能NOMA通信的必要条件，然而其强相关性将严重限制空间自由度，导致传统空间复用技术难以获得容量增益。利用新维度的轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)，该文设计了基于OAM的无线供能NOMA通信系统，其可以通过模态复用独立传输多路信息从而在视距信道下显著提高通信容量。通过转化收集能量为信息上传的可实现容量，该文在通信容量和收集能量的阈值约束下构建了系统的总容量最大化问题。然后，将系统总容量最大化问题分解为两个子问题，推导了最优功率分割因子的闭式表达式，并利用次梯度方法获得了最优的功率分配。仿真结果表明，与传统无线通信系统相比，所提出的基于OAM的无线供能NOMA通信系统能够有效提高容量性能。

关键词：轨道角动量, 无线供能, NOMA, 容量

基金资助：国家自然科学基金(62441115)，船舶领域重大项目(CBG01N23-01-04)，海南省省属科研院所技术创新项目(KYYSGY2024-002,KYYSGY2024-005)