[发明专利]一种天线轴校准装置及方法

说明书

本发明提供了一种天线轴校准装置，包括：校准天线阵，包括N个天线阵子，用于将N个天线阵子接收的模拟信号进行放大，并转换为N个数字信号；数字信号处理器，用于接收来自校准天线阵的N个数字信号，根据N个数字信号确定N个天线阵子当前所处位置的电场强度；天线阵调整控制单元，用于根据N个天线阵子当前所处位置的电场强度确定校准天线阵的平移方向及平移位移和/或旋转方向，并控制所述校准天线阵的平移和/或旋转；以及轴向确定单元，用于根据所述平移和/或旋转后的校准天线阵确定发射天线的轴向。本发明还提供了对应的校准天线平移方法和旋转方法。通过本发明可以简单、灵活的完成收发天线之间的轴校准，且校准精度高。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种天线轴校准装置及进行天线的轴校准时对校准天线阵的平移和旋转方法。

背景技术

均匀圆形天线阵(Uniform Circular Array，UCA)是一种新兴的智能天线阵。阵列中的各个天线阵子具有相同的极化。图1显示了一种具有8个天线阵子的UCA。如图1所示，8个天线阵子均匀的分布在一个圆上，无线通信系统在每个天线阵子上馈入的信号分别为其中，S为待发送的符号；l为轨道角动量(OAM)模式；m为天线编号，对于具有8个天线阵子的UCA来讲m∈[0,7]。如此，UCA就可以输出OAM波束。

矩阵论和多天线通信技术告诉我们，以自由空间传输为例，只有当一对UCA共轴的时候，也即两个UCA的轴线重合时，两个UCA之间的信道矩阵才可以表征为一个循环的托普利茨矩阵。此时，OAM传输为多天线信道的特征模式传输，能够最大化信道容量。因此，如何完成两个UCA之间的轴校准是目前无线通信系统使用UCA进行OAM传输时需要解决的关键问题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种天线轴校准装置。

本发明实施例所述的天线轴校准装置包括：

校准天线阵，包括N个天线阵子，用于将N个天线阵子接收的模拟信号进行放大，并转换为N个数字信号；

数字信号处理器，用于接收来自校准天线阵的N个数字信号，根据所述N个数字信号确定所述N个天线阵子当前所处位置的电场强度；

天线阵调整控制单元，用于根据所述N个天线阵子当前所处位置的电场强度确定所述校准天线阵的平移方向及平移位移和/或旋转方向，并根据确定的所述校准天线阵的平移方向及平移位移和/或旋转方向控制所述校准天线阵的平移和/或旋转；以及

轴向确定单元，用于根据所述平移和/或旋转后的校准天线阵确定发射天线的轴向。

其中，校准天线阵中的N个天线阵子排列为两个均匀圆形天线阵UCA；作为发射天线的UCA当前使用的OAM模式为0；

此时，天线阵调整控制单元包括：

初始化模块，用于在进行轴校准之前初始化平移步长；

平移方向确定模块，用于在轴校准过程中，对所述校准天线阵中的两个UCA分别执行：确定所述UCA上电场强度最大的天线阵子的位置，并确定所述UCA的平移方向为所述UCA的圆心到所述UCA上电场强度最大的天线阵子的方向；

平移步长调整模块，用于在轴校准过程中，对所述校准天线阵中的两个UCA分别执行：针对所述UCA计算本次平移方向和上次平移方向的夹角，如果该夹角超过90度，则减小所述UCA对应的平移步长；否则，保持所述UCA对应的平移步长不变；以及

平移模块，用于在轴校准过程中，对所述校准天线阵中的两个UCA分别执行：判断所述UCA对应的平移步长是否小于预先确定的校准精度，如果是，则对于所述UCA的平移终止；如果所述UCA对应的平移步长大于或等于预先确定的校准精度，则控制所述UCA按照本次平移方向平移，平移的位移为所述UCA对应的平移步长。