[发明专利]OAM通信系统中均匀圆形相控天线阵列的波束校准方法

摘要

本发明公开了一种轨道角动量OAM通信系统中均匀圆形相控天线阵列的波束校准方法，主要解决现有通信系统中收发端圆阵未对准时不能获得信息高效传输的问题。其处理过程为：1)根据均匀圆形相控天线阵列UCA阵的发射向量，产生轨道角动量波束；2)判断接收端均匀圆形相控天线阵列与发射端的均匀圆形相控天线阵列是否对准：若对准，则根据均匀圆形相控天线阵列的接收向量对接收的涡旋信号矢量进行处理，得到接收到的信号；当接收端发生偏转或偏移时，则使用波束成形方法对均匀圆形相控天线阵接收或发射和接收的波束进行处理，使收发端的圆形相控天线阵对准。本发明提高了信息传输的效率，且操作简单，可用于轨道角动量通信系统。

主权项

1.OAM通信系统中均匀圆形相控天线阵列的波束校准方法，包括：(1)根据均匀圆形相控天线阵列UCA阵的发射向量fH(l)，产生轨道角动量OAM波束xt；(2)判断接收端均匀圆形相控天线阵列与发射端的均匀圆形相控天线阵列是否在同一直线上，即是否对准，如果对准，则执行步骤(3)，否则执行步骤(4)；(3)根据均匀圆形相控天线阵列UCA阵的接收向量f(l)，对接收的涡旋信号矢量yr进行处理，得到接收到的信号y(l)；(4)判断接收端均匀圆形相控天线阵列与发射端的均匀圆形相控天线阵列的未对准情况：如果是接收端发生偏转，即接收端均匀圆形相控天线阵面与发射端的均匀圆形相控天线阵面不平行，则执行步骤(5)；如果是接收端发生偏移，即接收端均匀圆形相控天线阵面与发射端的均匀圆形相控天线阵面平行但发射端的圆阵垂线与接收端的圆阵垂线不在同一直线上，则执行步骤(6)；如果两种情况同时发生，则先执行步骤(5)后执行步骤(6)；(5)使用波束成形方法对均匀圆形相控天线阵UCA阵接收的波束yr进行处理，得到新的等效信道矩阵heff(l)为：其中，X为收发端不加任何处理时的信道矩阵，b为接收端的波束形成向量，N为天线阵元的个数，α为接收圆阵的偏转角，R_r为接收端的天线阵半径，λ为接收波束的波长，f^H(l)是对f(l)的共轭转置；(6)使用波束成形方法对均匀圆形相控天线阵UCA阵发射的发射波束xt以及接收波束yr进行处理，得到新的等效信道矩阵he′ff(l)为：其中，cT是对c的转置，c为发射端的波束形成向量，β为发送端均匀圆形相控天线阵的偏转角与接收端均匀圆形相控天线阵的偏转角，N为天线阵元的个数，R_t为发射端天线阵的半径，λ为发射波束的波长。