最大化 OAM 信道容量的机械与电子混合波束转向
信息论
2022-08-08 v2 信号处理
math.IT
摘要
射频轨道角动量(RF-OAM)是一种在同一频信道上复用一组正交模式以实现高频谱效率的新方法。由于 OAM 要求发射与接收天线精确对准,针对基于均匀圆阵(UCA)的 OAM 通信系统已提出电子波束转向方法,以规避实际环境中微小天线失准导致的严重性能退化。然而在大角度失准情况下,仅依靠电子波束转向无法有效补偿 OAM 信道容量。为解决该问题,我们提出一种机械与电子混合波束转向方案,其中由脉宽调制(PWM)信号控制的机械旋转装置作为执行单元消除大失准角,而电子波束转向负责由扰动引起的剩余小失准角。此外,由于干涉效应,接收 UCA 各单元处的接收信噪比(SNRs)并不均匀。为此,我们提出一种可旋转 UCA 结构用于 OAM 接收机以最大化信道容量:先采用模拟退火算法获取最优旋转角,再由伺服系统执行机械旋转,最后相应调整电子波束转向。数学分析与仿真结果均验证,所提机械与电子混合波束转向方案能有效消除任意实际 OAM 信道的各类失准误差影响并最大化 OAM 信道容量。
引用
@article{arxiv.2202.11693,
title = {Hybrid Mechanical and Electronic Beam Steering for Maximizing OAM Channel Capacity},
author = {Rui Chen and Zhenyang Tian and Wen-Xuan Long and Xiaodong Wang and Wei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.11693},
year = {2022}
}