[发明专利]一种用于OAM通信的DOA估计方法

权利要求书

1.一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

发射端以不同半径、不同模态的OAM波束估计仰角θ₀；

发射端固定仰角θ₀，以不同半径、0模的波束估计偏转角φ₀；

发射端获取波束偏转角度(θ₀，φ₀)，实现发射端的DOA估计。

2.根据权利要求1所述的一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，所述波束偏转角度的坐标构建为：发射端天线和接收端天线均采用方形栅格阵，在发射端，选取SGA中心点为坐标原点o，以SGA所在平面为xoy平面，x轴和y轴分别选取为平行于SGA两条边垂直边的直线，都以原点o往SGA边缘为正方向；过o点做垂直于xoy的平面的直线为z轴，z轴正方向往上，接收端相对于发射端的波束偏转角度(θ₀，φ₀)定义为接收端SGA中心点与发射端SGA中心点的连线所构成的向量v在发射坐标系z-xoy中的角度，向量v方向为从发射中心点往接收中心点，仰角θ₀定义为向量v与z轴的夹角；偏转角φ₀定义为向量v在xoy平面上的投影线与y轴的夹角。

3.根据权利要求2所述的一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，所述发射端以不同半径、不同模态的OAM波束估计仰角，具体包括：

发射端以不同半径、不同模态的OAM波束扫描，向接收端发出第一扫描波束；

发射端获取接收端反馈的仰角θ₀，所述仰角θ₀由接收端通过接收的第一扫描波束计算获得。

4.根据权利要求3所述的一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，所述发射端以不同半径、不同模态的OAM波束扫描，向接收端发出第一扫描波束，具体包括：

在发射端，假设SGA所能支持的均匀圆环天线阵(UCA)的半径从小到大分别为r₀、r₁...r_N-1，对于半径为r_n的UCA，其所能支持的有效OAM模态为0...l_n，令半径索引为n，模态索引为l；

选取半径为r_n的UCA，对于选中的UCA，按照模态l的馈电方法设置UCA每个阵元的相位偏移，发射端以选中的UCA和指定的OAM模态发射第一扫描波束；直至完成l＝0...l_n、n＝0...N-1的所有半径、所有模态的OAM波束扫描。

5.根据权利要求3所述的一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，所述仰角θ₀由接收端通过接收的第一扫描波束计算获得，其步骤包括：

接收端接收第一扫描波束，并将自身每次测量的信噪比记为s_n，l，并同时记录下该次测量对应的发射端半径模态组合(r_n，l)。

接收端比较记录的若干信噪比s_n，l，选取最大信噪比所对应的半径模态组合通过半径模态组合计算仰角θ₀。

6.根据权利要求5所述的一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，所述通过半径模态组合计算仰角θ₀，其计算公式包括：

其中，是波数，λ是波长。

7.根据权利要求2所述的一种用于OAM通信的DOA估计方法，其特征在于，所述发射端固定仰角θ₀，以不同半径、0模的波束估计偏转角φ₀，具体包括：

发射端固定仰角θ₀，以不同半径、0模态的波束进行扫描，向接收端发出第二扫描波束；

发射端获取接收端反馈的偏转角φ₀，所述偏转角φ₀由接收端通过接收的第二扫描波束计算获得。