CN109495140A

CN109495140A - 一种波束搜索跟踪无线通信系统和波束搜索跟踪方法

Info

Publication number: CN109495140A
Application number: CN201810198493.2A
Authority: CN
Inventors: 慕丰浩; 徐立
Original assignee: Individual
Current assignee: Beijing Rockchip Technology Co ltd
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2038-03-12
Also published as: CN109495140B

Abstract

本发明公开了一种波束搜索跟踪无线通信系统，包括有源天线单元和对应的发射接收单元组成的阵列。发射接收单元的接收通道将射频信号下变频到基带信号，先做模拟空间滤波，再经过并行模数转换器同时形成主波束基带信号输出和相邻波束基带信号输出。搜索跟踪方法动态跟踪波束移动，将最大幅度的基带信号输出跟踪锁定为主波束基带信号输出。发射阵列采用与接收主波束一致但方向相反的波束发送射频信号。

Description

一种波束搜索跟踪无线通信系统和波束搜索跟踪方法

技术领域

本发明涉及微波相控阵的应用，如无线通信，卫星通信技术领域，具体解决波束的快速搜索和跟踪。

背景技术

在5G无线通信中，由基站/微基站BS到用户终端设备UE的通信，利用了波束形成以提高通信的有效性。很明显，当基站/微基站BS和用户终端设备UE的天线单元越多，能实现的波束就越窄，天线的效率就越高，通信的有效性就越高，故而更接近理想的点对点的通信方式。窄波束的无线通信，具有保密性高，即对外的泄露小，也对其它的设备产生较小的干扰。另一方面，窄波束具备更好的空间滤波的能力，其抗干扰的能力更好。窄波束还大大提高了空间信道的通信容量。然而当波束越窄，它需要的波束对准的精度越高，对通信波束的快速搜索和跟踪都提出更高的要求。

当用户终端设备UE移动或旋转时，为了保证通信的连续性，基站/微基站BS和用户终端设备UE必须重新定向，动态地指向对方，以实现波束跟踪。当用户终端设备UE重启电源，或进入新的基站/微基站BS服务区，或者丢失说跟踪的波束，双方要通过波束搜索以确定对方的方向。

无论是波束搜索和波束跟踪，对快速移动的UE和静止的BS都是一个很大的挑战，需要一个快速的搜索和跟踪解决方案。

波束快速搜索和跟踪的另一个应用场景是卫星通信中移动的地面设备，又称为动中通，需要在快速移动或振动的情况下保持良好的通信质量。对高速振动或高速移动的地面设备，波束快速搜索和跟踪问题也是很难解决的挑战。

近年来提出的MIMO和大规模MIMO等技术，当发射和接收的单元数较大时，其对计算硬件提出了非常高的要求，造成很大的功率消耗，控制方法又过于复杂，而且并没有对高速移动的UE给出令人满意的快速波束搜索和波束跟踪的解决方案。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种波束搜索跟踪无线通信系统和波束搜索跟踪方法。

这种波束搜索跟踪无线通信系统，包括双极化天线单元组成的有源天线阵列和与之对应的发射接收单元组成的发射接收阵列。每个发射接收单元包括接收单元和发射单元。

每个接收单元包括按下列从天线收发转换开关到基带信号输出的顺序连接的电路：射频信号经射频低噪声放大器放大后经射频带通滤波器滤波，再经下变频器变换到模拟正交基带信号。模拟基带多波束形成电路将模拟正交基带信号分别旋转多个所需的角度并分别乘以多个所需的幅度加权因子，形成模拟基带多波束信号，再经模拟基带多波束输出合成电路和基带低通滤波器，形成合成模拟基带多波束输出信号。该合成模拟基带多波束输出信号即为通过空间滤波的模拟基带多波束信号。并行模数转换器单元(ADC)再将通过空间滤波的模拟基带多波束信号转换为数字基带多波束信号。

该系统的接收机不同于其它常规的接收机结构，在于模拟基带多波束形成电路是在正交基带信号频带上而其输入和输出是在模拟域上的由数字变量控制的移相和幅度控制电路。不同点还在于，正交基带信号经模拟基带多波束形成电路产生模拟基带多波束信号，再经模拟基带多波束输出合成电路和基带低通滤波器，在模拟域上由一个分布式线性网络中合并实现空间滤波，然后再送入并行模数转换器单元。不同点还在于，它产生了通常认为在模拟域上无法产生的多波束信号。而其它常规的接收机结构是在下变频之后得到基带信号，再经基带低通滤波器，直接送到模数转换器单元(ADC)。常规的接收机结构要求基带低通滤波器和ADC具有更大的动态范围和更高的线性度，因为在未做空间滤波的情况下，空间干扰信号可能大大于有用信号，故而造成了很大的功率消耗。

每个发射单元包括按下列顺序连接的电路，组成从基带信号到射频信号输出，再经天线收发转换开关馈送到天线的链路：基带信号经基带发射波束形成单元旋转一个所需的角度并分别乘以一个所需的幅度加权因子，以达到在最终天线阵列的射频信号上在一个所需的方向上形成定向波束。该基带信号经基带滤波器滤波，再经上变频器变换到射频，再经射频带通滤波器和射频功率放大器放大，通过天线收发转换开关馈送到天线。

每个发射接收单元还包括本地时钟产生电路、指令控制器、接收波束控制器和数据接口电路。接收波束控制器具有两种工作模式，即波束搜索模式和波束跟踪模式。

接收波束控制器包括波束计算单元、存储单元和逻辑电路。通过控制信号接口电路，波束移相值和幅度值由外部传入发射接收芯片，并存储以角度和幅度因子为地址分别于角度和幅度的存储单元中。在计算主波束和相邻波束时，计算单元通过存储单元地址的计算，并在存储单元通过查表得到主波束和相邻波束移相值和幅度值。

本地时钟产生电路根据外来参考时钟信号，产生相应的本地时钟用于下变频或上变频，而指令控制器负责通用的发射和接收的包括偏置、发收、频率调谐等状态控制。控制信号接口电路工作于串行模式，实现包括波束控制和发收状态控制的数据，而数据接口电路则是双向传输实时的高速发射接收数据信号。

发射接收芯片可以集成若干个接收单元和发射单元、地时钟产生电路、接收波束控制器、数据接口电路、控制信号接口电路。

接收及发射通道阵列都可分解成由多个接收及发射子矩阵单元，构成同一的模块结构，以利于大规模生产和制造。

本发明还包括基于这种波束搜索跟踪无线通信系统的波束搜索跟踪无线通信系统的波束搜索跟踪方法，每个接收单元的模拟基带多波束形成电路工作于波束跟踪模式时，在一个特定的入射角按接收波束控制器的指令实现相关信号加权和，检查信号属性并形成位于波束中心的主波束基带信号输出。于此同时，模拟基带多波束形成电路还在环绕该特定的入射角的邻近方向上实现相关信号加权和，检查信号属性并形成多个环绕波束中心的相邻波束基带信号输出。

在发射阵列中，基带发射信号经基带发射波束形成单元移相和幅度控制，经基带低通滤波器滤除带外的有害谐波，经上变频器变换到射频信号，再经射频带通滤波器滤波，再由射频放大器和射频功率放大器放大，产生指向接收主波束的发射波束。

接收波束控制器工作于波束跟踪模式时，根据以前的主波束基带信号输出和多个相邻波束基带信号输出幅度，做统计处理，产生新的具有最大幅度的主波束基带信号输出，产生新的位于波束中心的接收主波束，并更新起始入射角的中心，跟踪锁定于主波束基带信号输出。

接收波束控制器工作于波束跟踪模式时，当主波束基带信号输出属性消失，即在当前最强方向上的基带信号输出中失掉信道标志信息，接收波束控制器则跳出波束跟踪模式而进入波束搜索模式。

接收波束控制器工作于波束搜索模式，模拟基带多波束形成电路在一个起始入射角的中心区域所张的立体角内扫描搜索，检查信号属性并计算接收波束控制器的指令实现相关信号加权和，形成位于中心区域主波束基带信号输出。与此同时，模拟基带多波束形成电路还在环绕该特定的入射角成搜索空间角度上的邻域空间所张的立体角内搜索，检查信号属性并计算相关信号加权和，形成多个环绕波束中心的邻域波束基带信号输出。

当工作于波束搜索模式时，逐步缩小搜索立体角和邻域空间搜索空间角度，最终当搜索空间角度小于等于半波束宽度，进入波束跟踪模式。

本发明可以用于一种无线通信系统，如2/3/4/5G无线通信系统，包括基站或微基站，多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的用户设备，实现无线通信信道间的点到点的无线通信。

基站或微基站中也可以采用波束搜索跟踪无线通信系统，与多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的用户设备，实现无线通信信道间的点到点的无线通信。

基站或微基站还可以通过多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的中继设备，最终实现用户无线通信通道，经所述中继设备至基站或微基站的无线通信信道间的点到点的无线通信。

本发明可以用于卫星通信系统，在具有卫星动中通功能的地面运动设备中的卫星动中通设备可具有所述的波束搜索跟踪无线通信系统，能够在移动、振动中快速跟踪卫星方向。

本发明的核心部分是利用模拟基带信号多波束形成方法，在接收阵列中产生模拟多波束信号，其中一个位于中心的主波束和环绕周围的相邻波束。

该方法具有功耗小、成本低、联通稳定、搜索快等特点，明显优于其它的注入MIMO的解决方案。

附图说明

图1有源天线阵列、由发射接收子阵列组成的发射接收阵列及发射接收子阵列之间的连接。

图2发射接收芯片和发射接收单元。

图3二维接收射频通道及基带电路结构。

图4模拟基带多波束形成电路。

图5模拟基带多波束输出合成电路和基带低通滤波器

图6两个点到点的无线通信设备的波束互指

图7搜索和跟踪过程流图

图8多波束的搜索到跟踪的过程

图9实际无线通信应用的例子

图10在卫星通信地面设备动中通的应用

具体实施方式

本发明披露一种由有源天线阵列和与之对应的发射接收阵列所构成的波束搜索跟踪无线通信系统100。有源天线阵列和与之对应的发射接收阵列的结构的一个例子见图1。有源天线阵列106和双极化天线单元101结构见图1(a)，由至少一个发射接收子阵列103构成发射接收阵列102。

例如由4个发射接收子阵列103构成的发射接收阵列102，见图1(b)，而每个发射接收子阵列103具有例如4个双极化天线单元和4个发射接收单元。这4个发射接收单元可以集成在一个发射接收芯片104中去。一般来说一个发射接收芯片104可以集成至少一个发射接收单元201。

每一个发射接收单元201，都可以在射频通道上加入一个极化复用加权网络，用以选择水平极化或垂直极化，或者是二者的线性组合。在接收的射频通道中，这个极化加权网络可以在放置于水平极化和垂直极化射频低噪声放大器之后，并和射频带通滤波器和在一起，构成极化加权带通滤波器303。在发射的射频通道中，极化加权网络217可以在放置于水平极化和垂直极化射频功率放大器之前。

在另一种应用情况下，当水平极化和垂直极化波束同时携带不同信息时，则要求一个双极化天线单元连接两个接收单元204和两个发射单元205，而在实现时无需极化加权电路部分。

一个例子表示发射接收子阵列之间的连接105，见图1(c)。当然发射接收子阵列还有很多其它的连接如电源、地线、数据信号线、控制信号线、参考时钟、射频连线等。重要的连接如参考时钟、射频连线、模拟基带信号线等，需要实现时延匹配，可以采用X或者是H的树形结构连接。所述阵列具有多个接收波束，即主波束和相邻波束110，形成一个二维波束。该二维波束第一剖面111和第二剖面112，如图1(a)所示。

一个发射接收芯片例子见图2(a)，它包括4个发射接收芯片201、数据接口电路202、指令控制器210、接收波束控制器208、本地时钟产生电路209、控制信号接口电路207等电路。数据接口电路202传输实时的发射和接收的数据；指令控制器210则负责发射接收芯片的整体控制，而接收波束控制器208则专门做波束的控制；本地时钟产生电路209根据一个外部参考频率，产生用于上下变频所需的本地时钟信号；控制信号接口电路207主要是一个与外部交互的控制信号接口。

发射接收单元见图2(b)，待发射的基带信号220，经基带发射波束形成单元211做复平面移相和幅度控制，经基带低通滤波器212滤波，然后再经上变频器213向上调制到射频频率，再由射频带通滤波器214和射频放大器215、射频功率放大器放大后，最后产生射频频率输出230。这里待发射的基带信号220可以是模拟的信号，也可以是数字的信号，依赖具体的基带发射波束形成单元211实现方法而定。基带发射波束形成单元211可以在模拟域实现，也可以在数字域上实现。若基带发射波束形成单元211是在数字域实现，它还需要插入一对数字模拟转换器DAC。若基带低通滤波器212也是在数字域上实现，则需要将数字模拟转换器DAC移到至基带低通滤波器212后面。也就是说，在上变频器213以前的电路实现方法可以是模拟的，也可以是数字的，如是后者，还需要加入一个DAC到信号的通道中去。

图3(a)描述了由并行的射频接收通道301以及空间滤波的结构图，它包括并行的射频接收通道300、模拟基带多波束输出合成电路306、基带低通滤波器307、并行模数转换器单元308。每个射频接收通道301包括射频低噪声放大器302、极化加权带通滤波器303、下变频器304和模拟基带多波束形成电路305。下变频器304可以由一级下变频器304a采用正交下变频器304a1实现，见图3(b)，也可以由二级下变频器304b采用第一级下变频器304b1、中频滤波器304b2和第二级正交下变频器304b3实现，见图3(c)。

模拟基带多波束形成电路305的结构见图4(a)，它包括由一个模拟基带移相器401和模拟基带幅度控制器402组成的主波束基带形成电路420，和一个具有k个相同结构，即模拟基带移相器401和模拟基带幅度控制器402，组成相邻波束基带形成电路430，这里k可以是8，也可以是6，组成的相邻波束分别见图4(b)和(c)，而主波束403/404则位于中心。当然，为了节省硬件，相邻波束基带形成电路430也可以由小于k个相同结构的波束基带形成电路430来通过分时复用的方式实现。图中φ_{0 ij}和α_{0_ij}分别是对于第i行第j列地址的主波束移相角度和幅度因子，φ_{x ij}和α_{x_ij}分别是对于第i行第j列地址的第一相邻波束移相角度和幅度因子，x＝1，2，…，k。所需的移相角度和幅度因子由控制数据接口207按照需要提供。

图3(a)中的模拟基带多波束输出合成电路306和基带低通滤波器307的实现例子之一可见图5，可以由分布式电容503和分布式电感504组成的分布式线性网络501和一个基带低通滤波器307构成。另外，基带低通滤波器307可以是有源的，也可以是无源的。基带低通滤波器307的另一个作用是提供一个阻抗匹配的负载，并使分布式线性网络501和基带低通滤波器307的组合频率响应达到所需的平坦度。基带低通滤波器307，连接到图3中的并行模数转换器单元308，产生包括主波束和相邻波束的数字基带多波束信号310。

基带低通滤波器307和并行模数转换器单元308可以选择集成到芯片中去，也可以选择在组成发射接收阵列外部的电路板上实现。

如果跟踪和搜索的时间足够长，也可以选择基带低通滤波器307和并行模数转换器308在时间上复用，以减少所需的硬件量和成本。如主波束输出通道可以有一对正交的基带低通滤波器和与之相应的一对模数转换器，而其它相邻波束通道则可以公用另一对正交的基带低通滤波器和与之相应的一对模数转换器。

通过以上所述的阵列接收单元，可以构成快速波束搜索跟踪无线通信系统100。如上所述，波束搜索跟踪无线通信系统100中的接收波束控制器208具有两种工作模式，即波束搜索模式701和波束跟踪模式702。

在波束跟踪模式702，快速波束搜索跟踪无线通信系统在接收时产生包括主波束和相邻波束的多波束信号，利用多波束使点到点的无线通信达到最佳状态。

图6描述了两个快速波束搜索跟踪无线通信系统的点到点的通信，即无线通信设备605和无线通信设备606之间的无线通信。无线通信设备605形成接收主波束601和环绕主波束中心的相邻波束群603，同时无线通信设备606形成接收主波束602和环绕主波束中心的相邻波束群604，在这个例子里两个环绕主波束中心的相邻波束群602，604，分别以主波束601，602为中心，各有8个环绕的相邻波束，以数字1，2，3，…，8标注。当主波束601和主波束602的空间方向重合但指向相反，定义为波束互指，这时无线通信设备605和无线通信设备606的点到点的无线通信达到最佳状态610。当无线通信设备605和无线通信设备606的点到点的无线通信由于移动/旋转612造成波束偏移状态611，脱离最佳状态610时，无线通信设备605或无线通信设备606将从各自的8个环绕的相邻波束中重新定位，实现动态波束调整613，使得主波束601或602重新回到最佳状态610，跟踪锁定于主波束基带信号输出。

本发明所述的两个点到点的无线通信设备的无线通信的接收是具有包括主波束和相邻波束的多波束接收，而其发射时只有一个和接收主波束重合但方向相反的发射波束。通过动态波束调整613，两个点到点的无线通信设备605和606能够实时处于最佳状态610，跟踪锁定于主波束基带信号输出。

在波束搜索模式701，快速波束搜索跟踪无线通信系统100在接收时产生包括中心区域的主波束基带信号和邻域波束基带信号的多波束信号，见图7步骤703，利用多波束达到点到点的无线通信的实现快速搜索，并最终进入跟踪模式702。

图8给出利用多波束从搜索模式迅速进入跟踪模式的示意图。

在搜索模式开始时，搜索在包括中心区域801和邻域802的波束扫描，按例如波束扫描轨迹803进行，其中在以中心区域801和邻域802所张的一维投影立体角804形成中心区域和邻域，而扫描的立体角为立体角808。

在波束搜索模式701，模拟基带多波束形成电路(305)按照接收波束控制器(208)，通过指令控制器210的指令，在一个起始入射角的中心区域所张的立体角(808)内扫描搜索，检查信号属性并计算接收波束控制器的指令实现相关信号加权和，形成位于中心区域主波束基带信号输出。该基带信号输出在扫描过程中的幅度的最大值被记录作为中心区域的最大幅度。扫描过程中的幅度仅当信号属性正确的情况下有效，否则为零。

信号属性可以是信道状态信息(CSI)、同步导引信号(SYNC)、信道标识信息(PILOT)、信源标识信息等，由无线或卫星通信标准确定。

接收波束控制器208包括波束计算单元、存储单元和逻辑电路。通过控制信号接口电路209，波束移相值和幅度值由外部传入发射接收芯片，并存储以角度和幅度因子为地址分别于存储单元中。在计算主波束和相邻波束时，计算单元通过存储单元的地址的计算并在存储单元通过查表得到主波束和相邻波束移相值和幅度值。

图7展示了搜索和跟踪过程流图，在搜索模式701中，它包括步骤703、704、705和706，在跟踪模式702中，它包括步骤707、708、709、710、711。

在波束搜索模式701，模拟基带多波束形成电路(305)按照接收波束控制器(208)，通过指令控制器210的指令，在与中心区域801的中心所张的一维投影立体角804的各个邻域内扫描搜索，扫描搜索的角度为立体角(808)。检查信号属性并计算接收波束控制器(208)的指令实现相关信号加权和，形成各个邻域波束基带信号输出。各个邻域波束基带信号输出在扫描过程中的幅度的最大值被记录作为与之相应的各个邻域波束的最大幅度。

在波束搜索模式701，通过指令控制器210的指令，在包括中心区域的最大幅度和所有邻域的最大幅度中寻找最大值，并将具有该最大值的区域定义为最大幅度域810。如果最大幅度域810不在中心位置，如图8(a)，通过上述波束搜索模式过程，重新将最大幅度域810置于中心，如图8(b)，并通过逐渐缩小一维投影立体角804，最后当一维投影立体角804小于等于半波束宽度805时，进入跟踪模式702。

为了使所述的波束搜索跟踪无线通信系统100完成对方位角360度的覆盖，可以采用不同的方法。一种方法是由马达驱动的机械装置，根据主波束方向的统计均值，缓慢地调整有源天线阵列的方向，使得阵列的法线方向基本和主波束方向的统计均值重合。也就是说，由马达驱动的机械装置作为波束方向的粗调，而精确地主波束方向由波束搜索跟踪方法快速调整。

另一种方法是采用多个有源天线阵列106，如3个或4个有源天线阵列，根据波束搜索跟踪给出的最大幅度方向，在有源天线阵列之间快速选择一个最佳的有源天线阵列，使得来自主波束方向信号幅度最大。这两种方法都可以满足方位角360度的覆盖。

图9给出了三个在无线通信系统应用的示意图。

图9(a)示意一种无线通信系统，包括基站或微基站900，多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的用户设备901，通过由图7所述的步骤实现的波束跟踪调整910，实现无线通信信道间的点到点的无线通信。

图9(b)示意一种无线通信系统，包括具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的基站或微基站902，多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的用户设备901，通过由图7所述的步骤实现的波束跟踪调整910，实现无线通信信道间的点到点的无线通信。

图9(c)示意一种无线通信系统，包括基站或微基站900，多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统的中继设备903，最终实现用户通信通道905经所述中继设备903至基站或微基站900的无线通信信道间的点到点的无线通信。例如，用户通信通道905可以是WiFi无线信道，或者是包括光通信的通信信道，或者是包括有线接连的通信信道。

图10展示了一种在卫星通信地面设备动中通的应用，包括卫星1000，具有卫星动中通1002的地面运动设备1001，其中卫星动中通1002具有所述的波束搜索跟踪无线通信系统，通过由图7所述的步骤实现的波束跟踪调整1010，能够在移动、振动中快速跟踪卫星方向。

Claims

1.一种波束搜索跟踪无线通信系统(100)，其特征在于，包括双极化天线单元(101)组成的有源天线阵列(106)和与之对应的发射接收阵列(102)；所述发射接收阵列(102)由至少一个发射接收子阵列(103)组成；每个所述发射接收子阵列(103)包括至少一个发射接收芯片(204)；每个所述发射接收芯片(204)包括至少一个发射接收单元(201)，还包括本地时钟产生电路(209)、指令控制器(210)、接收波束控制器(208)和数据接口电路(202)和控制信号接口电路(207)；每个所述的发射接收单元(201)包括接收单元(204)和发射单元(205)；每个所述的接收单元(204)包括按下列顺序连接的电路：射频低噪声放大器(302)、极化加权带通滤波器(303)、下变频器(304)、模拟基带多波束形成电路(305)、模拟基带多波束输出合成电路(306)、基带低通滤波器(307)、并行模数转换器单元(308)将模拟基带多波束合成信号(309)转换为数字基带多波束信号(310)；每个所述的发射单元(205)包括按下列顺序连接的电路：基带发射波束形成单元(211)、基带低通滤波器(212)、上变频器(213)、射频带通滤波器(214)、射频放大器(215)、极化加权带通滤波器(217)和射频功率放大器(216)。

2.根据权利要求1所述波束搜索跟踪无线通信系统(100)，其特征在于，所述的接收波束控制器(208)具有波束搜索模式和波束跟踪模式。

3.根据权利要求1所述波束搜索跟踪无线通信系统(100)，其特征在于，模拟基带多波束形成电路(305)包括在正交基带信号域上实现的由数字变量控制的输入和输出在模拟域的基带移相器(401)和基带幅度控制器(402)。

4.根据权利要求1和2所述波束搜索跟踪无线通信系统(100)，其特征在于，模拟基带多波束输出合成电路(306)和基带低通滤波器(307)，在模拟域上由一个分布式线性网络中(501)合并实现空间滤波。

5.根据权利要求1和2所述波束搜索跟踪无线通信系统(100)，其特征在于，波束控制器(208)包括波束计算单元、存储单元和逻辑电路；波束移相值和幅度值分别预先存储于以角度和幅度因子为地址的存储单元中；在计算主波束和相邻波束时，计算单元通过存储单元的地址的计算并在存储单元通过查表得到主波束和相邻波束移相值和幅度值。

6.一种根据权利要求1、2、3、4和5所述波束搜索跟踪无线通信系统(100)的波束搜索跟踪方法，其特征在于，每个所述的接收单元的模拟基带多波束形成电路(305)工作于波束跟踪模式时，在一个特定的入射角按接收波束控制器(208)的指令实现相关信号加权和，检查信号属性并形成位于波束中心的主波束基带信号输出(410)；模拟基带多波束形成电路(305)还在环绕该特定的入射角的邻近方向上实现相关信号加权和，检查信号属性并形成多个环绕波束中心的相邻波束基带信号输出(411)。

7.根据权利要求7所述波束搜索跟踪方法，其特征在于，在发射阵列中的基带发射波束形成单元(211)按照所述的接收波束控制器(208)给出的接收主波束方向形成波束，经基带低通滤波器(212)、上变频器(213)、射频带通滤波器(214)，产生射频信号，再经射频放大器(215)和射频功率放大器(216)放大，产生指向接收主波束的发射波束。

8.根据权利要求7所述波束搜索跟踪方法，其特征在于，接收波束控制器(208)工作于波束跟踪模式时，根据以前的主波束基带信号输出(410)和多个相邻波束基带信号输出(411)的幅度，做统计处理，产生新的具有最大幅度的主波束基带信号输出，并更新位于波束中心的接收主波束(403)和起始入射角的中心，跟踪锁定于主波束基带信号输出(410)。

9.根据权利要求7所述波束搜索跟踪方法，其特征在于，接收波束控制器工作于波束跟踪模式(702)时，如果主波束基带信号输出属性消失，即在当前最强方向上的基带信号输出中失掉信道标志信息，接收波束控制器(208)则跳出波束跟踪模式(702)而进入波束搜索模式(701)。

10.根据权利要求7所述波束搜索跟踪方法，其特征在于，接收波束控制器(208)工作于波束搜索模式(701)，模拟基带多波束形成电路(305)在一个起始入射角的中心区域所张的立体角(808)内扫描搜索，检查信号属性并计算按接收波束控制器(208)指令实现的相关信号加权和，形成位于中心区域(801)的主波束基带信号输出；模拟基带多波束形成电路(305)还在环绕该特定的入射角成一维投影立体角(804)上的邻域空间所张的立体角(808)内搜索，检查信号属性并计算按接收波束控制器(208)指令实现的相关信号加权和，形成多个环绕中心波束的邻域(802)的波束基带信号输出。

11.根据权利要求7所述波束搜索跟踪方法，其特征在于，接收波束控制器(208)工作于波束搜索模式(701)时，逐步缩小搜索立体角(808)和邻域空间一维投影立体角(804)，最终如果当一维投影立体角(804)小于等于半波束宽度(805)，进入波束跟踪模式(702)。

12.一种无线通信系统，包括基站或微基站(900)和多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统(100)的用户设备(901)，实现基站或微基站(900)和用户设备(901)的无线通信信道之间的点到点的无线通信。

13.一种无线通信系统，包括具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统(100)的基站或微基站(902)和多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统(100)的用户设备(901)，实现基站或微基站(902)和用户设备(901)的无线通信信道之间的点到点的无线通信。

14.一种无线通信系统，包括具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统(100)的基站或微基站(902)和多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统(100)的中继设备(903)以及多个用户设备(901)，实现用户设备(901)经通信通道905，经所述中继设备(903)至基站或微基站(902)的无线通信信道之间的点到点的无线通信。

15.一种卫星通信系统，包括卫星(1000)，具有卫星动中通(1002)的地面运动设备(1001)，其中卫星动中通(1002)具有所述的波束搜索跟踪无线通信系统，能够在移动、振动中快速跟踪卫星方向，实现无中断卫星(1000)和地面设备(1001)的卫星通信。

16.根据权利要求13和14所述无线通信系统，其特征在于，中继设备(903)和卫星动中通(1002)设备具有马达驱动装置做为跟踪粗调。

17.一种无线通信系统，包括多个具有基于所述的波束搜索跟踪无线通信系统(100)的有源天线阵列(106)，面向不同的方位角，完成360度的角度范围。