技術特征：

1.面向同心圓(或同軸圓臺)渦旋電磁波MIMO系統收、發天線布局結構，其特征在于，渦旋電磁波MIMO系統收、發天線布局結構具有同心圓(或同軸圓臺)均勻圓陣列天線嵌套結構，它是由不同陣元數量的均勻圓陣列天線按照同心圓(或同軸圓臺)嵌套而成，該天線相同圓周上的陣元間隔d滿足(λ₀為MIMO信號載頻波長)，而相鄰圓周上的陣元間隔D滿足

2.面向同心圓(或同軸圓臺)電磁渦旋波MIMO系統的渦旋信號分離方法，其特征在于，理想視距場景下，通信雙方使用相同參數的同心圓(或同軸圓臺)天線收、發多模態渦旋電磁波MIMO信號，不失一般性，設通信雙方使用的同心圓(或同軸圓臺)天線有N層，天線陣元采集空間傳播的渦旋電磁波MIMO信號并按照陣元所在的均勻圓陣列分組，首先取各組0號陣元響應進行信道估計，其次按照估計所得信道，對各層陣元響應解MIMO并對解MIMO結果在該層可用模態范圍內進行多模態分離，以獲取發端對應層天線發送的多模態渦旋電磁波攜帶的獨立調制信息，遍歷處理接收天線的所有層，即可獲本發明所述多模態渦旋電磁波MIMO信號攜帶的所有信息；同時本發明公開了基于同心圓(或同軸圓臺)均勻圓陣列天線的渦旋波MIMO信號分離方法與實現裝置。

所述電磁渦旋波MIMO信號多模態分離方法包括如下步驟：

(a)以本發明所述天線的幾何中心(或幾何軸)建立參考系，記為XOY，同心圓(或同軸圓臺)均勻圓陣列天線共有N層(各層分別對應一個均勻圓陣列天線)，不失一般性，將本發明所述天線的由內層到外層均勻圓陣列天線依次記為UCA_i(i＝0，1，…，N-1)，其陣元數依次記為M_i，則由UCA_i(i∈{0，1，…，N-1})生成的多模態渦旋電磁波信號記為s_i(t)，可按式(1)進行，

式(1)中為UCA_i(i∈{0，1，…，N-1})生成的l_i(l_i＝0，1，…M_i-1)模態渦旋電磁波攜帶的振幅信息，為UCA_i(i∈{0，1，…，N-1})生成的l_i模態渦旋電磁波攜帶的相位信息，θ為UCA_i(i∈{0，1，…，N-1})生成的l_i模態渦旋電磁波繞其傳播軸的方位角；

(b)通信雙方采用本發明所述天線，且工作在多模態渦旋電磁波MIMO體制下，且收發天線對齊，發端UCA_i(i∈{0，1，…，N-1})生成的多模態渦旋電磁波信號s_i(t)經信道后傳遞到接 收端UCA_k(k∈{0，1，…，N-1})，不失一般性設UCA_i到UCA_k(k∈{0，1，…，N-1})信道僅為一條傳播路徑，根據本發明所述天線陣元布局特點，信號從UCA_i(i∈{0，1，…，N-1})到UCA_k(k∈{0，1，…，N-1})的不同陣元傳播信道近似一致，記為h_k，i(r)(r為信號傳播路徑距)，有，

接收端UCA_k(k∈{0，1，…，N-1})接收的空間傳播的渦旋電磁波MIMO信號為y_k(r，t)，可按式(3)進行，

式(3)中為列矢量，為列矢量，，n(t)為高斯噪聲；

(c)接收端UCA_k的不同陣元響應為取UCA_k(k＝0，1，…，N-1)的0號陣元響應構成并按式(4)計算其相關矩陣，有，

式(4)中，[·]^H為復共軛轉置運算；

(d)利用式(4)中估計本發明所述多模態渦旋電磁波MIMO信道函數(MIMO信道估計方法參見“李化，MIMO信道模型及信道估計技術研究[D]，太原理工大學，2011(3)”，以引用的方式公開在此)，估計出的信道函數為有，

(e)由式(5)估計所得的對式(3)解MIMO處理，具體解MIMO處理步驟如下：

(1)k＝0；

(2)接收天線UCA_k有M_k個陣元，其m(m＝0，1，…，M_k-1)號陣元接收的空間多模態渦旋電磁波MIMO信號為用矩陣形式表達有，

式(6)中是按照UCA_k的陣元空間布局方位角的信號，對式(6)兩邊同左乘以的廣義逆，有，

(3)對接收UCA_k而言，是UCA_k物理陣元對應的解MIMO多模態渦旋電磁波信號，從式(7)等號左邊的矩陣的k行，有，

式(8)中為行矢量；

(4)k＝k+1；

(5)k＝N？，否，轉步驟(2)，是，結束；

(f)對步驟(e)計算所得的進行空間正交變換(見本發明人(組)申請的國家發明專利“基于空間正交變換的渦旋電磁波信號模態并行分離方法與裝置”(申請號：201610077471.1)，以引用的方式將其公開在此)，有

式(9)中l_k＝0，1，…M_k-1，k＝0，1，…，N-1，即為UCA_k的模態l_k渦旋電磁波攜帶的獨立調制信息。

3.根據權利要求2所述的用于面向同心圓(或同軸圓臺)電磁渦旋波MIMO系統渦旋信號接收分離裝置，其特征在于：接收端從本發明所述天線的不同半徑均勻圓陣列天線上取0號陣元的響應構成接收信號矢量，并以此為基礎進行信道估計，再根據估計所得信道函數，接收端逐層對陣元的接收信號解MIMO處理，并取出該層陣元對應的非MIMO渦旋信號，并對其在可用模態范圍內進行空間正交變換模態分離，可獲得發端對應層天線發送的多模態渦旋電磁波信號攜帶的獨立調制信息，接收端遍歷處理接收天線的所有層，即可獲得本發明所述多模態渦旋電磁波MIMO信號攜帶的所有信息。

4.根據權利要求3所述，用于面向同心圓(或同軸圓臺)電磁渦旋波MIMO系統渦旋信號接收分離系統，還包括：同心圓(或同軸圓臺)結構天線1，信道參數估計器2，解MIMO器3，模態分離器4，控制器5；同心圓(或同軸圓臺)結構天線1的輸出端連接解MIMO器3的信號輸入端，MIMO器3的輸出端連接模態分離器4；模態分離器4的輸出端為調制信息，同心圓(或同軸圓臺)結構天線1不同半徑均勻圓陣列天線的0號陣元的輸出端連接信道參數估計器2的輸入端，信道參數估計器2的輸出端連接解MIMO器3的信道參數輸入端，并且系統中的信道參數估計器2、解MIMO器3與模態分離器4在控制器5的協同下工作。