智能天線技術改善頻譜使用效率

近 幾十年來，無線通信經歷了從模擬到數字，從固定到移動的重大變革。而就移動通信而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時分多址技術（TDMA）、頻 分多址技術（FDMA）、碼分多址技術（CDMA）得到了廣泛的應用，并在此基礎上建立了GSM和CDMA兩大主要的移動通信網絡。就技術而言，現有的這 三種多址技術已經得到了充分的應用，頻譜的使用效率已經發揮到了極限。空分多址技術（SDMA）則突破了傳統的三維思維模式，在傳統的三維技術的基礎上， 在第四維空間上極大的拓寬了頻譜的使用方式，使得移動用戶僅僅由于空間位置的不同而復用同一個傳統的物理信道成為可能。并將移動通信技術引入了一個更為嶄 新的領域。而實現它的技術核心則是自適應智能天線技術。

自適應智能天線技術是一種軟件技術，是當今軟件無線電技術的基礎。它使用了自適應 陣列信號處理軟件，對所有用戶的無線信號進行高速時空處理從而實時調整無線信號的傳輸，為每位用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號。即使基站在充滿噪音 和干擾的環境中，也能監測并保持與多個不同的用戶的通信連接,從而實現空分多址（SDMA）的效果。在網絡中，這種先進的基站性能可以用來增加基站覆蓋范 圍，從而降低網絡成本，提高系統容量，最終達到提高頻率使用效率的目的。SDMA可以與任何空間調制方式或頻段兼容，因此具有巨大的實用價值。

空 分多址的基站組件就是一種先進的自適應天線陣列系統。自適應陣列天線系統持續監控其覆蓋的范圍，針對不斷變化的無線環境（包括移動用戶和干擾信號），系統 將提供有效的天線發送和接收模式來跟蹤用戶，為用戶所在的方向提供最大的增益，同時抑制其他用戶的干擾，以適應用戶的位置移動。

SDMA系統的處理程序如下：

1．系統將首先對來自所有天線中的信號進行快照或取樣，然后將其轉換成數字形式，并存儲在內存中。

2．計算機中的SDMA處理器將立即分析樣本，對無線環境進行評估，確認用戶、干擾源及其所在的位置。

3．處理器對天線信號的組合方式進行計算，力爭最佳地恢復用戶的信號。借助這種策略，每位用戶的信號接收質量將大大提高，而其它用戶的信號或干擾信號則會遭到屏蔽。

4．系統將進行模擬計算，使天線陣列可以有選擇地向空間發送信號。在此基礎上，每位用戶的信號都可以通過單獨的通信信道—空間信道實現高效的傳輸。

5．在上述處理的基礎上，系統就能夠在每條空間信道上發送和接收信號，從而使這些信道成為雙向信道。

利 用上述流程，SDMA系統就能夠在一條普通信道上創建大量的頻分、時分或碼分雙向空間信道，每一條信道都可以完全獲得整個陣列的增益和抗干擾功能。從理論 上而言，帶有m個單元的陣列能夠在每條普通信道上支持m條空間信道。但在實際應用中支持的信道數量將略低于這個數目，具體情況則取決于環境。由此可 見，SDMA系統可使系統容量成倍增加，使得系統在有限的頻譜內可以支持更多的用戶，從而成倍地提高頻譜使用效率。