多模OAM无线电波：基于UCAs的生成、到达角估计与接收
信号处理
2020-07-07 v2
摘要
射频（RF）轨道角动量（OAM）提供了一种在同一频道上复用一组正交模式以实现高频谱效率的新途径。然而，在多模OAM生成、OAM天线对准和OAM信号接收方面仍存在巨大挑战。为解决这些问题，我们提出了一种基于均匀圆阵（UCAs）的视距多载波多模OAM（LoS MCMM-OAM）通信总体方案。首先，我们验证了UCA可通过射频模拟合成方法与基带数字合成方法生成多模OAM无线电波束。接着，针对所考虑的基于UCA的LoS MCMM-OAM通信系统，提出了一种基于二维ESPRIT（2-D ESPRIT）算法的距离与到达角（AoA）估计方法。所提LoS MCMM-OAM与LoS MCMM-OAM-MIMO系统的一个显著特征是，信道矩阵完全由方位角、俯仰角和距离三个参数刻画，与子载波和天线数量无关，这通过避免估计大型信道矩阵（如传统MIMO-OFDM系统）显著减轻了负担。此后，我们提出了一种OAM接收方案，包括利用估计AoA的波束导向与利用估计距离的幅度检测。最后，将所提方法扩展至配备均匀同心圆阵（UCCAs）的LoS MCMM-OAM-MIMO系统。数学分析与仿真结果均验证，所提OAM接收方案可消除实际OAM信道失准误差的影响，并逼近理想对准OAM信道的性能。
引用
@article{arxiv.2007.00881,
title = {Multi-mode OAM Radio Waves: Generation, Angle of Arrival Estimation and Reception With UCAs},
author = {Rui Chen and Wen-Xuan Long and Xiaodong Wang and Jiandong Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.00881},
year = {2020}
}