CN113225141A - 基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于OAM谱标准差的收发阵列校准方法，基于复用涡旋声束相控理论，利用单环收发阵列实现了涡旋声束的OAM通信，获得了理想与非理想条件下复用涡旋声束的轨道角动量谱，并根据二者的归一化结果的相对误差评价非理想条件下复用涡旋声束的轨道角动量扩散度，分别通过仅对接收阵列的横向偏移和相对偏转依次校准，和同时对发射，接收阵列进行相对偏转校准的方法完成二者的相对位置校准，实现复用涡旋声束的共轴传输。本发明能够实现声涡旋通信中发射与接收阵列间横向平移和相对偏转的校准，建立理想的涡旋声束通信条件，有效降低轨道角动量扩散，提高通信质量，对涡旋声束通信技术的发展与应用具有重要意义。

Description

基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法

技术领域：

本发明涉及声通信应用中的声涡旋通信领域，特别涉及一种基于轨道角动量谱分解 的声涡旋通信的收发阵列校准方法。

技术背景：

在全球化背景下，通信已经成为当代社会的命脉之一，在经济、政治、文化等领域都扮演着至关重要的角色，能够充分体现国家的综合实力。随着科学技术的迅猛发展， 各种信息都呈现出爆炸性增长趋势，传统的基于频率，相位，幅度等波传播特性的通信 方式已逐渐不能满足社会发展需求。为此，研究者们提出利用涡旋波束的螺旋相位分布， 从相位旋转的维度上提高频谱利用效率，为通信领域提供了新的思路和方法，在光通信， 电磁波通信和声通信等领域均引起了广泛关注。

涡旋声束是基于涡旋光束提出的一种具有螺旋相位波前和中心相位奇点的特殊波 束。研究表明，具有非零拓扑荷的涡旋声束能够携带轨道角动量，并用于数据编码和信息传输，为基于波传播的信息传输提供一个新的自由度。不同于涡旋光束，涡旋声束的 产生常通过对环形分布的发射换能器阵列进行初始相位调控实现，通过对激励信号的进 一步相位编码，可以在单声束中实现多个轨道角动量的复用，从而有效提高传输信道容 量。与此同时，利用轨道角动量谱分解方法和环形分布的接收换能器阵列可以有效的实 现复用涡旋声束的接收与解码，且由于涡旋声束中的不同轨道角动量成分间具有正交性， 在此基础上的声涡旋通信具有安全性高，频谱利用效率高，抗干扰能力强，误码率低等 优势，展现出广阔的应用前景。

然而，利用轨道角动量谱分解方法对复用涡旋声束的解码高度依赖于涡旋声束的共 轴传输。不同于光涡旋通信，这种满足共轴传输条件的信道(如光线等)在声涡旋通信应用中往往难以实现。非理想通信条件，如发射与接收阵列间的不共轴，不平行等因素， 均会导致涡旋正交性被破坏，轨道角动量扩散，误码率增加等，对声涡旋通信形成了巨 大的挑战。因此，迫切的需要建立一种方法，在声涡旋通信中有效便捷的对发射和接收 阵列的相对位置进行校准，实现二者的共轴和平行，进而确保声涡旋通信可以在理想的 接收条件下进行。

发明内容：

本发明的目的在于针对声涡旋通信中的非理想接收条件易对涡旋声束中轨道角动 量正交性产生影响，形成轨道角动量扩散，降低通信质量等问题，提出一种基于轨道角动量谱分解的收发阵列校准技术，利用轨道角动量扩散度随发射与接收阵列间横向偏移和相对偏转的单调变化趋势对发射和接收阵列的相对位置进行校准，从而实现复用涡旋声束的共轴平行传输，减少通信中的轨道角动量扩散，进而提高声涡旋通信质量。

本发明所提出的基于轨道角动量(OAM)谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法的主要步骤如下：

(1)分别构建声源数量为N和M的单环复用涡旋声束发射和接收阵列，构成声涡旋通 信系统。发射阵列经多路相控信号驱动后发出拓扑荷可控的复用涡旋声束，并由接收阵列接收，利用所接收到的信号进行轨道角动量谱分解及后续计算；

(2)分别在理想和非理想接收条件(发射与接收阵列间存在横向偏移与相对偏转)下， 利用接收阵列对复用涡旋声场的声压进行采集。利用采集到的M路信号对复用涡旋声束进行轨道角动量谱分解，进而得到理想与非理想条件下复用涡旋声束的归一化轨道角动量谱的标准差，评价当前条件下复用涡旋声束的轨道角动量的扩散度。

(3)基于非理想条件下复用涡旋声束的轨道角动量扩散度随发射与接收阵列间的横向 偏移与相对偏转的单调变化特性，对非共轴，非平行的发射与接受阵列沿轨道角动量扩 散度减小的方向进行横向偏移和相对偏转的校准。针对同时存在横向偏移和相对偏转的 发射和接收阵列，本发明提供两种校准方法。其一：保持发射阵列固定，依次调整接收阵列的横向偏移和相对偏转。其二：令发射与接收阵列的中心连线为传播轴，先后调整 发射与接收阵列的偏转角度，使二者所在平面垂直于传播轴，进而实现发射与接收阵列 的共轴与平行。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，声源数量为N的环形换能器阵列所 能形成涡旋声束OAM的最大拓扑荷为：

lmax＝±Fix[(N-1)/2]

其中Fix()为向零取整函数，lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数，其正负决定涡旋声束横截面内相位分布的旋转方向。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，用于采集复用涡旋声束的环形接收阵列的换能器数量满足M>2|lmax|，其中lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，对于通信中所发射出的复用涡旋声束，其m阶OAM谱的复幅度为：

其中a_m(r,z)表示复用涡旋声束中拓扑荷为m的涡旋波束分量的复幅度，p_n表示第n个接收器所接收到的声压信号，

表示该接收器所在的方位角，

其OAM谱强度和归一化相对功率分别为：

其中lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数；

其归一化OAM谱的相对功率标准差为：

其中，P′_m和P_m分别表示理想与非理想条件下复用涡旋声束的m阶归一化OAM相 对功率谱，K表示所需计算的OAM谱分量的总数；该标准差即为非理想条件下复用涡 旋声束的OAM扩散程度。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中，在非理想接收条件下，复用涡旋声 束OAM谱的扩散程度随收发阵列的相对横向偏移与相对偏转角度的增大呈单调增长趋 势，当且仅当收发阵列处于共轴平行的理想接收条件时，复用涡旋声束的OAM谱扩散 为零。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)提供两种可以实现收发阵列校准的方法，一种是在保持发射阵列固定，复用涡旋声束传输方向不变条件下，依次循环调整接收阵 列的横向偏移和相对偏转角度，通过OAM谱相对功率标准差最小实现阵列校准，另一 种是以收发阵列的中心连线为传播轴，依次循环调节收发阵列的偏转角，通过OAM谱 相对功率标准差最小实现共轴平行校准。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中，在收发阵列横向偏移与相对偏转角度调节过程中，需沿复用涡旋声束P_m减小的方向进行阵列校准，当扩散度达到极小值 点后应暂停当前自由度上的调整，转而在下一自由度上继续进行校准。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中，当在所有自由度上已完成一轮校准后，若复用涡旋声束轨道角动量OAM谱相对功率标准差不为0，则需在其他自由度上 依次循环进行下一轮校准，直到扩散度为0或最小，可认为校准完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够实现声涡旋通信中发射与接收阵列 间横向平移和相对偏转的校准，建立理想的涡旋声束通信条件，有效降低轨道角动量扩散，提高通信质量，对涡旋声束通信技术的发展与应用具有重要意义。

附图说明：

图1是本发明中的系统框图；

图2是本发明中用于声涡旋通信的单环复用涡旋声束发射阵列和单环接收阵列原理 图；

图3中(a)是基于轨道角动量谱分解方法，仅对接收阵列进行横向偏移和相对偏转校 准的方法示意图；(b)是基于轨道角动量谱分解方法，先后对发射和接收阵列进行相对偏 转校准的方法示意图；

图4中(a)是理想接收条件下拓扑荷为1的涡旋声束的轨道角动量谱分解结果；(b)是理想接收条件下拓扑荷为1，2的复用涡旋声束的轨道角动量谱分解结果；(c)是理想 接收条件下拓扑荷为1，2，3的复用涡旋声束的轨道角动量谱分解结果；

图5中(a)是发射-接收阵列间横向偏移距离为1mm，相对偏转角度为0°时，拓扑荷为1的涡旋声束的轨道角动量谱分解结果；(b)是发射-接收阵列间横向偏移距离为3mm， 相对偏转角度为0°时，拓扑荷为1的涡旋声束的轨道角动量谱分解结果；(c)是发射-接 收阵列间横向偏移距离为0mm，相对偏转角度为2°时，拓扑荷为1的涡旋声束的轨道 角动量谱分解结果；(d)是发射-接收阵列间横向偏移距离为5mm，相对偏转角度为2° 时，拓扑荷为1的涡旋声束的轨道角动量谱分解结果；

图6中(a)是理想与非理想接收条件下归一化轨道角动量谱的标准差随发射与接收 阵列横向偏移的变化趋势；(b)是理想与非理想接收条件下归一化轨道角动量谱的标准差 随发射与接收阵列相对偏转的变化趋势；

图7中(a)是仅对接收阵列依次进行横向偏移和相对偏转校准的校准过程；(b)是先后 对发射和接收阵列进行相对偏转校准的校准过程。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用 于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明所叙述的基于轨道角动量谱分解的涡旋声束通信的收发阵列校准技术的具 体实现步骤如下：

(1)复用涡旋声束的构建。

如图1所示引入，对环形分布N个声源进行涡旋声束的螺旋相位编码，所形成拓扑荷为l的涡旋声束的声压表示为：

其中A₀表示声源声压强度，R_n为声源点

与观测点

间距离，k＝ω/c表示 声速为c，角频率为ω时的波数。当涡旋波束轴向播距离为z横截面内的声压简化为：

其中A(l,r)表示径向声压分布的幅度，ψ(l,r)和

分别为径向非螺旋相位分布和旋向螺 旋相位分布。因此，复用涡旋声束可以表示为S个共轴的单个拓扑荷涡旋声束的叠加：

其中l_s表示第s个涡旋声束的拓扑荷数。在传播距离为z处的横截面内复用涡旋声束声 压分布表示为：

其中ψ(l_s,r)和

分别表示复用涡旋声束的径向非螺旋相位分布和旋向螺旋相位分布。

(2)轨道角动量谱分解

在传播距离z的横截面内，复用涡旋声束的声压可以通过轨道角动量谱分解得到：

其中a_m(r,z)表示复用涡旋声束中拓扑荷为m的涡旋波束分量的复幅度。在横截面内任 意一半径为r的圆环上，该复幅度可以通过

来计算。根据

的正交性可以得到，当且仅当l_s＝m时，

由于a_m是复数，可通过c_m(r,z)＝|a_m(r,z)|²计算复用 涡旋声束中m阶OAM的功率谱强度。并进一步得到横截面内复用涡旋声束的m阶轨 道角动量谱强度为

(3)轨道角动量功率谱

对于本发明所使用的半径为r，声源数量为M的单环接收阵列，在

方向上，若M 足够大，可通过

替代

其中

此时a_m可以改写为

将式(4)中的复用涡旋声束代入，可以进一步得到

当l_s≠m时，

与此同时，在r方向上，C_m可以改写为

进一步得到复用涡旋声束中的m阶OAM的归一化相对功率谱为：

其中lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数。

当复用涡旋声束仅包含一个拓扑荷l的声涡旋，当且仅当m＝l时，P_m＝P_l＝1，其 他为0。当复用涡旋声束仅包含S个拓扑荷分别为l0-ls的声涡旋时，当且仅当m＝lm 时，P_m＝1/S，S个拓扑荷声涡旋的P_m总和为1。

(4)非同轴平行接收条件下的轨道角动量扩散

分别在理想与非理想接收条件下，对复用涡旋声束进行轨道角动量谱分解，计算其 归一化OAM相对功率谱，用两种条件下的谱标准差来评价复用涡旋声束的轨道角动量扩散程度

其中P′_m和P_m分别表示理想与非理想条件下复用涡旋声束的m阶归一化OAM相对功率 谱，K表示所需计算的OAM谱分量的总数。

在此基础上，分别计算OAM谱标准差与发射，接收距离间横向偏移和相对偏转的变化曲线，计算结果表明，OAM谱标准差随横向偏移和相对偏转的变化曲线均呈单调 递增趋势，仅当收发阵列共轴平行时，谱标准差为最小值0，接收阵列平移距离和偏转 角度越大，OAM谱标准差也越大。根据这个特性，可以通过寻找标准差为0的位置来 完成收发阵列的校准。

基于σ随发射与接收阵列间横向偏移和相对偏转的单调变化规律，对同时存在横向 偏移和相对偏转的发射和接收阵列在所有自由度上依次沿σ减小的方向进行校准，当σ在某一自由度上达到极小值点后暂停在当前自由度上的校准，转而在下一自由度上继续进行校准。当在所有自由度上完成一轮校准后，若σ不为0，则重复上一轮，在各自由 度上循环依次进行校准，直到σ＝0可认为校准完成。

(5)本发明提供两种校准方法，其一如图3(a)所示，保持发射阵列固定，依次调 整接收阵列的横向偏移和相对偏转，该方法可以在保持复用涡旋声束传输方向不变的前 提下完成校准。其二如图3(b)所示，令发射与接收阵列的中心连线为传播轴，先后调整 发射与接收阵列的偏转角度，使发二者所在平面均垂直于传播轴，从而最终实现发射与 接收阵列的共轴与平行。这种方法虽然改变了发射阵列方向，但效率更高，更适用于单 个发射-接收阵列所组成的声涡旋通信系统。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例：

基于上述方法，令M＝N＝16，r＝5cm，如图1所示，建立用于涡旋通信的发射和 接收阵列，令观察平面为z＝25cm，其余超声参数设置为f＝40kHz，c＝340m/s。在发射 与接收阵列共轴且平行的理想接收条件下，具有不同拓扑荷的复用涡旋声束的轨道角动 量谱如图3所示。对于仅包含拓扑荷l＝1的涡旋声束，其谱分解结果中对应m＝1处的归 一化谱强度为P_m＝1，其余位置均为0。在同时包含拓扑荷l＝1和2的复用涡旋声束中， 对应m＝1和2的轨道角动量谱强度均为0.5，其余位置均为0。在同时包含拓扑荷l＝1,2 和3的复用涡旋声束中，对应m＝1，2和3的轨道角动量谱强度均为0.33，其余位置为 0。可以看出在理想接收条件下，复用涡旋声束不产生轨道角动量扩散，每个OAM分 量的归一化相对功率均为P_m＝1/S。

接下来，使发射阵列发出拓扑荷为l＝1的涡旋声束，分别令发射与接收阵列间存在 1mm的横向偏移，3mm的横向偏移和2°的相对偏转，对非理想接收条件下复用涡旋 声束的轨道角动量扩散程度展开讨论，对应的谱分解结果如图5(a-c)所示。相比于理想 接收条件下的谱分解结果，在上述三种非理想接收条件下，m＝1处对应的P_m均有所降 低，而在m＝-1,0,2和3处均出现了明显的轨道角动量扩散，且所得到的轨道角动量谱 以m＝1所在位置为中心呈对称式分布。如图5(d)所示，当发射与接受阵列同时存在5mm 的横向偏移和2°的相对偏转时，m＝1处的P_m进一步降低，而其他位置的P_m均有所增加， 这表明随着发射与接受阵列间横向偏移和相对偏转的增大，m＝1处轨道角动量的扩散度 逐渐提高。进一步，对理想与非理想接收条件下复用涡旋声束轨道角动量谱的相对偏差 随收发阵列间的横向偏移与相对偏转的变化趋势展开讨论，变化曲线如图6所示。从计 算结果中可知，σ随发射与接收阵列间的横向偏移和相对偏转的增长均呈现出单调增加 的趋势，且仅当横向偏移和相对偏转为0时，σ＝0。

基于σ的单调变化规律，如图3所示，对于同时存在横向偏移和相对偏转的发射和接收阵列，本发明提供两种校准方法。其一如图3(a)所示，保持发射阵列固定，依次调 整接收阵列的横向偏移和相对偏转，该方法可以在保持复用涡旋声束传输方向不变的前 提下完成校准。其二如图所示，令发射与接收阵列的中心连线为传播轴，先后调整发射 阵列与接收阵列的偏转角度，使二者的所在平面垂直于传播轴，从而实现发射与接收阵 列的共轴与平行。这种方法虽然改变了发射阵列方向，但效率更高，适用于单个发射- 接收阵列所组成的声涡旋通信系统。

令发射阵列位于xoy平面内，中心坐标为(0,0)，接收阵列中心位于(8mm,8mm)， 与发射阵列间存在8°的相对偏转角。首先，采取仅对接收阵列依次进行横向偏移和相对 偏转校准的方法，校准过程如图6(a)所示，图中横纵坐标分别表示理想与非理想条件下 复用涡旋声束的轨道角动量谱分解误差σ和校准次数。在图中的第I区域内，当接收阵 列沿x轴正方向移动1mm时，σ呈现上升趋势，表明沿x轴正方向的校准使发射与接 收阵列间的横向偏移有所增大，因此开始将接收阵列沿x轴负方向校准，校准步长为1 mm。随着接收阵列向x轴负方向移动，σ单调减小，表明发射与接受阵列的横向偏移 逐渐减小。当沿该方向进行10次校准后，σ达到极小值点B且随接收阵列的进一步移 动呈上升趋势。因此暂停沿x方向的校准，开始进行沿y方向校准。如图中第II区域所 示，当对接收阵列沿y轴正方向校准时，σ有所增加，表明接收阵列的移动导致了横向 偏移有所增大，因此将接收阵列沿y轴负方向校准。经5次校准后，σ再一次达到极小 值点D，此时暂停y方向的校准，开始对接收阵列的相对偏转进行校准，校准步长为0.5°。 当将接收阵列沿γ正方向转动时，σ有所增大，表明接受阵列沿γ正方向的转动会使相 对偏转有所增加，因此对接收阵列沿γ负方向校准。经过7次校准后，σ达到极小值点F，暂停γ方向的校准。由于此时σ不为0，说明发射与接收阵列并未实现共轴平行， 因此重复上述校准过程，依次对接收阵列进行x方向，y方向和γ方向的校准。最终经 过41次校准后，σ达到最小值点且为0，可以认为此时已经实现发射与接收阵列的共轴 与平行。

进一步，采用先后调节发射与接收阵列的相对偏转的方式进行校准。令接收阵列处 于相同的初始位置，此时θ＝2.6°，γ-θ＝0.4°，校准步长设置为0.1°，校准过程如图6(b) 所示。如图中第I部分所示，首先固定发射阵列中心不变，对其沿θ正方向进行调整，σ在A点处呈现上升趋势，表明沿该方向的调整令发射与接受阵列间的相对偏转增大。因 此对发射阵列沿θ负方向进行校准，随着校准次数增加，σ呈下降趋势，并在29次校 准后达到极小值点B。此时暂停对发射阵列的校准。如图中第II部分所示，固定接收阵 列中心不变，对其沿正γ正方向校准，此时σ呈上升趋势，表明接收阵列沿γ正方向的 旋转导致了相对偏转有所增加。通过进一步对接收阵列沿γ负方向的调整，σ在第38 次校准后达到极小值点D。此时σ达到最小值且为0，可以认为发射与接受阵列间已达 到共轴且平行的理想条件。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由 以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)利用声源数为N和M的单环发射和接收换能器阵列建立涡旋声束OAM通信系统，通过相控信号驱动发射阵列，构建沿声轴传播的OAM复用涡旋声束，在收发阵列共轴平行放置的理想接收条件下，测量声束横截面内各检测位置上的声压分布，并利用OAM谱分解方法计算涡旋声束所包含的OAM模式；

(2)在收发阵列存在偏移或偏转的非理想接收条件下，对复用涡旋声束横截面内各检测点处的声压分布进行测量，利用M个接收信号进行OAM谱分解，得到理想与非理想条件下复用涡旋声束的归一化OAM谱标准差，评价其轨道角动量扩散度；

(3)在非理想接收条件下，涡旋声束的轨道角动量扩散度随收发阵列的横向偏移和相对偏转角度的增大而单调增大，建立OAM谱标准差最小化标准可以实现收发阵列的校准，针对同时存在横向偏移和相对偏转的任意收发阵列，可以通过单阵列或双阵列的方法实现校准，校准方法一：保持发射阵列固定，沿横向，纵向和角向依次循环调整接收阵列的横向偏移和相对偏转，分别测量声场中各检测位置的声压分布，计算其OAM谱标准差，直至最小或0，校准方式二：令收发阵列的中心连线为传播轴，以阵列中心为圆心依次循环调节收发阵列的偏转角，分别测量声场中各检测位置的声压分布，计算其OAM谱标准差，直至最小或0。

2.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(1)中，声源数量为N的环形换能器阵列所能形成涡旋声束OAM的最大拓扑荷为：

lmax＝±Fix[(N-1)/2]

其中Fix()为向零取整函数，lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数，其正负决定涡旋声束横截面内相位分布的旋转方向。

3.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用于采集复用涡旋声束的环形接收阵列的换能器数量满足M>2|lmax|，其中lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数。

4.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对于通信中所发射出的复用涡旋声束，其m阶OAM谱的复幅度为：

其中a_m(r,z)表示复用涡旋声束中拓扑荷为m的涡旋波束分量的复幅度，p_n表示第n个接收器所接收到的声压信号，

表示该接收器所在的方位角，

其OAM谱强度和归一化相对功率分别为：

和

其中lmax表示发射阵列所能复用的最大拓扑荷数；

其归一化OAM谱的相对功率标准差为：

其中，P′_m和P_m分别表示理想与非理想条件下复用涡旋声束的m阶归一化OAM相对功率谱，K表示所需计算的OAM谱分量的总数；该标准差即为非理想条件下复用涡旋声束的OAM扩散程度。

5.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在非理想接收条件下，复用涡旋声束OAM谱的扩散程度随收发阵列的相对横向偏移与相对偏转角度的增大呈单调增长趋势，当且仅当收发阵列处于共轴平行的理想接收条件时，复用涡旋声束的OAM谱扩散为零。

6.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(3)提供两种可以实现收发阵列校准的方法，一种是在保持发射阵列固定，复用涡旋声束传输方向不变条件下，依次循环调整接收阵列的横向偏移和相对偏转角度，通过OAM谱相对功率标准差最小实现阵列校准，另一种是以收发阵列的中心连线为传播轴，依次循环调节收发阵列的偏转角，通过OAM谱相对功率标准差最小实现共轴平行校准。

7.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在收发阵列横向偏移与相对偏转角度调节过程中，需沿复用涡旋声束P_m减小的方向进行阵列校准，当扩散度达到极小值点后应暂停当前自由度上的调整，转而在下一自由度上继续进行校准。

8.根据权利要求1所述的基于轨道角动量谱分解的声涡旋通信收发阵列校准方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当在所有自由度上已完成一轮校准后，若复用涡旋声束轨道角动量OAM谱相对功率标准差不为0，则需在其他自由度上依次循环进行下一轮校准，直到扩散度为0或最小，可认为校准完成。

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