空分多址——SDMA

60 阅读 0 评论 40 点赞

我是靠谱客的博主无聊羽毛，最近开发中收集的这篇文章主要介绍空分多址——SDMA，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

SDMA介绍

空分多址（SDMA）是一种新发展的多址技术，在由中国提出的第三代移动通信标准TD－SCDMA中就应用了SDMA技术；此外在卫星通信中也有人提出应用 SDMA。SDMA实现的核心技术是智能天线的应用，理想情况下它要求天线给每个用户分配一个点波束；这样根据用户的空间位置就可以区分每个用户的无线信号，换句话说，处于不同位置的用户可以在同一时间使用同一频率和同一码型而不会相互干扰。实际上，SDMA通常都不是独立使用的，而是与其他多址方式如FDMA、TDMA和CDMA等结合使用；也就是说对于处于同一波束内的不同用户再用这些多址方式加以区分。

应用SDMA的优势是明显的：它可以提高天线增益，使得功率控制更加合理有效，显著地提升系统容量；此外一方面可以削弱来自外界的干扰，另一方面还可以降低对其他电子系统的干扰。

智能天线介绍

如前所述，SDMA实现的关键是智能天线技术，这也正是当前应用SDMA的难点。特别是对于移动用户，由于移动无线信道的复杂性，使得智能天线中关于多用户信号的动态捕获、识别与跟踪以及信道的辨识等算法极为复杂，从而对DSP（数字信号处理）提出了极高的要求，对于当前的技术水平这还是个严峻的挑战。所以，虽然人们对于智能天线的研究已经取得了不少鼓舞人心的进展，但仍然由于存在上述一些在目前尚难以克服的问题而未得到广泛应用。但可以预见，由于SDMA的诸多诱人之处， SDMA的推广是必然的。

空分多址（SDMA）：这种技术是利用空间分割构成不同的信道。举例来说，在一颗卫星上使用多个天线，各个天线的波束射向地球表面的不同区域。地面上不同地区的地球站，它们在同一时间、即使使用相同的频率进行工作，它们之间也不会形成干扰。空分多址（SDMA）是一种信道增容的方式，可以实现频率的重复使用，充分利用频率资源。空分多址还可以和其它多址方式相互兼容，从而实现组合的多址技术，例如空分码分多址（SD-CDMA）。与传统的TDMA、FDMA或CDMA方式相比，智能天线引入了第四维多址方式：空分多址(SDMA)方式。

人们研究智能天线的最初动机是，在频谱资源日益拥挤的情况下考虑如何将自适应波束形成应用于蜂窝小区的基站（BS），以便能更有效地增加系统容量和提高频谱利用率。智能天线的基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波来之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不同用户。不同于传统的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA），智能天线引入第4种多址方式：空分多址（SDMA）。即在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径而区分。SDMA是一种信道增容方式，与其他多址方式完全兼容，从而可实现组合的多址方式，例如空分一码分多址（SD-CDMA）。智能天线与传统天线概念有本质的区别，其理论支撑是信号统计检测与估计理论、信号处理及最优控制理论，其技术基础是自适应天线和高分辨陈列信号处理。

智能天线好处

　　作为提高移动通信系统容量的重要手段，智能天线主要在基站使用，未来移动通信系统的工作频率更高，在半波长阵元间隔的条件下，天线尺寸可做得很小，使得移动用户端有可能也采用智能天线，下面重点介绍在基站应用智能天线所带来的好处。
　　

形成多个波束

　最简单的情况是基站的智能天线形成多个波束覆盖整个小区。例如，一个小区可由3个宽度为120°的波束覆盖，或由6个宽度为 60°的波束覆盖。每个波束可当作一个独立的小区对待，当移动台（MS）离开一个波束覆盖区到另一个波束覆盖区时，也要进行切换。
形成自适应波束

　智能天线可用于定位每个MS，并形成覆盖MS或MS群的波束，这样每个波束都可以看成一个同频小区。不断改变波束形状以便覆盖动态变化的业务量。当MS移动时，选用不同的波束覆盖不同的MS群，这对于控制BS发射功率有利。这个办法在MS结队移动或沿限定路线（如在高速公路上）移动时尤其有效。
形成波束零点

智能天线在其阵列方向图上形成对准同频MS的波束零点有助于减小收发两个方向上的同频干扰。
构造动态小区

波束自适应形成的概念可推广至小区形状的动态改变，即小区形状不再固定，利用智能天线构造基于业务需求的动态小区，这要求智能天线具备定位和跟踪MS的能力，从而自适应地调整系统参数以满足业务要求，这表明使用智能天线可以改变小区边界，从而能随着业务需求的变化为每个小区分配一定数量的信道，即实现信道的动态分配。