轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)作为电磁辐射的组成部分,因其物理正交特性为无线资源的紧缺提供了新的自由度,而引起了广泛的关注。多模态OAM-MIMO复用通信系统能够利用不同OAM模态之间的正交特性,自由选择OAM模态传输多路信息。本文围绕多模态OAM-MIMO复用通信系统对其在直射、多径和动态信道分别进行系统建模和性能分析,根据不同的信道场景提出适配的功率分配方法。主要内容概括如下:本文首先建立和分析了直射信道下的多模态OAM-MIMO复用传输模型,提出了基于模态选择的功率分配算法。此算法利用不同模态信道之间的差异性,能够快速地分配各模态信道的功率。通过理论分析对比了所提算法与传统算法的复杂度,并仿真验证了所提算法能够在不损失系统性能的情况下降低复杂度。其次,本文提出了多径信道下OAM模态与正交频分复用技术结合的模态与子载波联合分配算法。通过对模态和子载波两者单独进行功率分配,使得能够灵活地控制各模态的功率值,并且可以利用不同模态信道之间的差异性,快速地分配功率值。仿真结果显示,与直接进行功率分配相比,该算法能够有效地降低复杂度。最后,本文提出了动态信道下信道状态信息(Channel State Information,CSI)未知的功率预分配算法。根据涡旋波辐射场的对称性,利用已知的模态信道状态信息预测下一次的模态信道状态。仿真结果表明,在CSI未知情况下,与平均功率分配和延续前次功率分配算法相比,功率预分配算法能够获得等同于CSI已知下的容量增益。