[发明专利]无线通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信装置，更具体地涉及使用自适应阵列天线来执行无线通信的无线通信装置。

背景技术

因为使用DS-CDMA(直接扩频码分多址)技术的数字蜂窝无线通信系统被认为是能够进行无线多媒体通信的下一代移动通信系统，所以积极推行了对这种系统的开发。

在普通的无线通信系统中，预计到用户容量的增加或小区半径的扩大而引入了自适应阵列天线系统。自适应阵列天线系统是其中将多个天线排列为使得它们的方向性可以响应于电磁环境的变化而动态改变的系统。

图7例示了自适应阵列天线系统的示意性结构。所例示的自适应阵列天线系统是示出了其基本接收操作的模型，并且图中仅示出了说明该系统所必需的元件。

自适应阵列天线系统10包括天线分支(antenna branch)10-1到10-4以及数据解调器1c。天线分支10-1到10-4分别包括天线1-1到1-4、模拟放大器10b-1到10b-4、以及A/D转换器10c-1到10c-4。数据解调器1c包括乘法器11-1到11-4、加法器12、以及加权系数设置单元1c-1。

天线1-1到1-4接收无线电信号，然后分别利用模拟放大器10b-1到10b-4对其进行放大，并且A/D转换器10c-1到10c-4将相应的经放大模拟信号转换为数字信号d1到d4(图中略去了各个分支中的其他元件，例如变频器)。

加权系数设置单元1c-1根据设置信息A来确定加权系数，乘法器11-1到11-4将来自A/D转换器10c-1到10c-4的输出信号d1到d4分别乘以加权系数设置单元1c-1所设置的加权系数W1到W4。加法器12将这四个加权信号相加，并输出所得到的信号。

假设天线1-1到1-4按到达角Φ接收无线电信号。在这种情况下，如果使用天线1-1作为基准天线来设置相位面，则由于路径差，所以天线1-2到1-4分别按相位差λ、2λ和3λ接收无线电信号(相邻天线间的相位差为λ)。

对于连接到天线1-2的乘法器11-2，加权系数设置单元1c-1生成将相位旋转λ的加权系数W2，并将系数W2发送到乘法器11-2，使得乘法器11-2将信号d2乘以加权系数W2以校正相位差λ。同样，对于连接到天线1-3的乘法器11-3，加权系数设置单元1c-1生成将相位旋转2λ的加权系数W3，并将系数W3发送到乘法器11-3。由此，乘法器11-3将信号d3乘以加权系数W3以校正相位差2λ。此外，对于连接到天线1-4的乘法器11-4，加权系数设置单元1c-1生成将相位旋转3λ的加权系数W4，并将系数W4发送到乘法器11-4，于是乘法器11-4将信号d4乘以加权系数W4以校正相位差3λ。

使用相应的加权系数的乘法使得可以消除天线1-1到1-4之间的全部相位差λ，使得乘法器11-1到11-4能够输出彼此同相的信号。加法器12将同相信号相加，使得可以进行高增益的信号接收。

在无线电信号到达天线1-1到1-4之后，如上所述，对无线电信号进行模拟放大、A/D转换等。用于执行这些功能的非线性电路元件具有各自不同的特性，并且这些特性响应于温度或其他环境条件的变化以及时间的流逝而改变。因此，天线分支10-1到10-4的相位特性(相位旋转)并不严格相同，而是彼此不同。

因此，天线分支10-1到10-4包含其固有的相移，如果不去除这些相移，则无法完全消除相位差，使得不可能精确地执行同相相加。

因此，必须执行校准(calibration)来检测并去除系统中的天线分支之间的相位特性的变化。用于执行这种校准的电路称为校准器。校准器对各个天线分支的相移进行校正，从而在数据解调器1c中可以精确地对天线输出进行加权。

作为常规的自适应阵列天线技术，提出了如下一种技术：其中执行波束形成来生成多个波束的延迟分布(profile)，并基于这些延迟分布来检测路径，由此即使在天线元件数增加的情况下也使电路规模最小(例如，未审日本特开2003-283404号公报(第[0022]到[0029]段，图1))。

在自适应阵列天线系统中，在自适应地控制阵列天线的波束方向性的情况下执行波束形成，以使得将窄波束导向期望通信站。

当将信号从配备有自适应阵列天线的基站发送到终端时，基站按照使得波束方向性在根据从终端发送的UL(上行链路)信号估计的DoA(到达方向)上最高的方式来执行DL(下行链路)波束形成。用于在DL波束形成时估计到达方向(到达角)的电路称作自适应阵列搜索器。