[發明專利]陣列天線、無線通信設備和陣列天線控制方法

無效

• 申請號: 200780051854.0
• 申請日: 2007-12-11
• 公開（公告）號: CN101652898A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 福田淳一
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01Q3/24
• 分類號: H01Q3/24;H01Q3/44;H01Q21/00
• 代理公司: 北京泛誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 波;楊本良

技術領域

本發明涉及控制具有多個天線單元的陣列天線的技術。

背景技術

移動通信終端設備要求在許多方向上與基站通信。如果終端設備移動，那么從移動通信終端設備看，基站的方向改變。因此，通常在移動通信終端設備上安裝不定向天線。不定向天線使之可以與任意方向的另一方通信，但是，通常，它們在定向天線的方向性朝著其轉動的方向上較差地執行通信。最近，需要對通信性能的改進，以及用于改進通信性能的技術被開發，且現在被投入實際使用。

例如，有一種通過將定向天線的方向性控制為朝著信號到達的方向來提高通信性能的技術。

在用于具有可控制方向性的定向天線的一個結構中，布置有多個天線單元，根據天線單元來控制饋送至每個天線單元的信號的相位和振幅。通過合成從每個天線單元發出的無線電波，給出定向天線的方向性。通過模擬地或數字地控制饋送信號的振幅和相位，可以進行方向性控制。ADC(模-數轉換器)用來數字化該饋送的信號。

在用于具有可控方向性的定向天線的另一結構中，具有輻射元件和多個非輻射元件的Yagi-Uda天線的非輻射元件的長度被電氣地改變。參見Reactive?Controlled?Directive?Arrays(ROGERF.HARRINGTON)IEEE?Transactions?on?antennas?and?propagation，vol.AP26，No.3，May?1978，p390-395(文獻1)。

利用在其中心的輻射元件，以其中以圓形形狀布置非輻射元件的方式來構造在文獻1中所描述的定向天線。為了控制方向性，改變每個非輻射元件的阻抗值，由此改變每個非輻射元件中的電子元件的長度。由此，可以選擇性地控制Yagi-Uda天線的方向性。在日本專利申請公開號2001-024431(文獻2)中，公開了使用該系統的ESPAR天線。

此外，有一種方法，通過將具有如上所述的可控制方向性的Yagi-Uda天線的非輻射元件的阻抗值限制為兩種狀態：開路狀態和短路狀態，從而簡化該結構或該控制。參見SWITCHED?PARASITICANTENNAS?FOR?CELLULAR?COMMUNICATIONS?THIEL?DAVID?V.SMITH?STEPHANIE/ARTECH?HOUSE?2002(文獻3)。在日本專利申請公開號2001-36337(文獻4)、日本專利申請公開號2001-345633(文獻5)以及日本專利申請公開號2003-258533(文獻6)中，公開了使用該方法的天線。

此外，有通過經由多個天線發送/接收信號來提高通信性能的MIMO(多輸入多輸出)技術。在MIMO系統中，要求每個天線單元與其它天線單元幾乎沒有關系。傳輸設備使用多個天線單元，同時傳送多個數據流。接收設備處理由多個天線單元接收的信號，由此恢復原始的多個數據流。特別在多路徑環境下，該MIMO是有效的技術。

發明內容

如上所述，MIMO方法顯著地提高多路徑環境中的通信性能。但是，在視距環境中，例如，在高電平信號來自某一方向的環境中，MIMO方法在提高通信性能方面的效果被削弱。

同時，在高電平信號來自某一方向的條件下，在提高通信性能方面，控制該方向性為朝著信號到達的方向的定向天線是高效的。但是，因為在多路徑環境下，信號到達的方向不被限定為單一方向，因此對于提高通信性能來說，存在其中控制該方向性朝著信號到達的方向的定向天線不能獲得與MIMO方法相等效的效果的某些情況。

在某些情況下，在給定環境下，對于諸如具有變化環境的移動通信終端設備的無線通信設備，MIMO天線或不定向天線都不能提供良好的通信性能。

因此，本發明的目的是提供一種在諸如多路徑環境、視距環境等的變化環境中可以獲得通信性能的良好改進的陣列天線、無線通信設備以及陣列天線控制方法。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面的陣列天線，包括：

布置具有多個天線單元的天線單元組；以及

開關部分，該開關部分具有能分別地切換天線單元的饋電點的多個開關元件，并且通過開關元件的切換，開關部分將天線單元組轉換為操作為用于MIMO通信的天線，以并行傳送和接收多個信號，或操作為為定向陣列天線，以控制該方向性為信號到達的方向。

根據本發明一個方面的無線通信設備包括：