涡旋电磁波是一项已在世界范围内获得了广泛关注的新式无线电磁波传输技术,它的产生是通过在传统平面电磁波的基础上引入电磁波相位变化,使得电磁波在传输过程中波前呈螺旋式结构。涡旋电磁波无线通信技术是一种有效提升通信频谱效率的技术,相比于传统以平面电磁波为载体的通信技术,涡旋电磁波通信因在相位这一新维度进行开发利用,使得其在理论上可以大幅度的提升频谱效率,增加了无线通信系统扩容的能力。随着第五代(The 5th Generation,5G)移动通信时代的来临,人们对于大容量、超高速通信的需求与日俱增,如何实现更大容量的无线传输成为了未来无线通信发展的主要目标之一。近几年,涡旋电磁波技术备受推崇并已经拥有相当规模性的研究理论。在现有的研究当中,该项技术主要设置场景为定点视距路径传输,然而在实际应用中,复杂的传输环境会导致电磁波因反射或折射变为多径传输。同时,不同情况与条件下的多径场景也会影响实际涡旋电磁波无线信号的传输。为了完善涡旋电磁波无线通信技术的理论与应用,本文主要研究了在多径场景下涡旋电磁波无线传输的理论并对稀疏多径场景下涡旋电磁波传输容量这一性能进行分析。具体工作如下:(1)展开针对对齐多径场景下涡旋电磁波传输理论的研究,主要建立了在收发端天线对齐情况下多径涡旋电磁波无线传输模型并加以分析,并对稀疏多径场景下传输容量进行验证。首先,针对多径场景,提出并建立相应的系统模型;然后推导出在该场景下基于均匀圆阵列(Uniform Circulant Array,UCA)天线的涡旋电磁波信道模型,包括信道函数模型、接收信号和模态解调与分离等;本文主要通过MATLAB软件对信道模型进行仿真与测试;最后通过与现有无线多输入多输出(Multiple-Input-Multiple-Output,MIMO)技术相对比,分析在不同的多径场景下祥光传输系统频的谱效率优劣,得出稀疏多径场景下涡旋电磁波能够实现更高的传输容量。(2)展开针对非对齐多径场景下涡旋电磁波传输理论的研究,主要建立了在收发端天线非对齐,即收发天线处于平行非同轴的情况下,多径涡旋电磁波无线传输模型并同样对稀疏多径场景中传输容量进行分析。首先,基于已研究的对齐多径涡旋电磁波系统模型基础上进行提升,建立适用于非对齐多径场景的涡旋电磁波系统模型;然后,在已建立的系统模型上完成对非对齐非视距与多径涡旋电磁波的信道模型建立;最后通过仿真并研究非对齐偏移距离对整个系统传输带来的影响,并对整体系统传输容量与MIMO技术对比,得出相关结论,最终验证稀疏多径场景下涡旋电磁波在传输容量上的优势。