​Research | 南京师范大学马青玉课题组突破高维分数阶轨道角动量声通信的技术瓶颈

本研究由南京师范大学马青玉课题组联合北京大学和南京大学团队，针对声通信领域的技术瓶颈，提出了一种基于位错介导的高维分数阶轨道角动量通信方法。背景方面，传统整数阶轨道角动量通信受限于声源总数和螺旋发散性，而分数阶轨道角动量虽理论上可无限提高信道容量，却因非正交性和衍射发散等问题难以应用。研究目的是通过结合轨道角动量复用、稀疏环形采样和机器学习，实现高分辨分数阶轨道角动量声通信。实验采用16阵元环形超声换能器阵列和多对正负分数阶轨道角动量复用，构建了抗干扰的复合涡旋声场，并通过深度学习网络实现解码。结论显示，该方法在8-bit与10-bit信息传输中表现出色，字符解码准确，且分辨率高达0.025，显著提升了轨道角动量利用率、信息传输水平和分辨率，为高维声通信提供了开创性技术。