智能天線技術(shù)改善頻譜使用效率

近 幾十年來，無線通信經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，從固定到移動(dòng)的重大變革。而就移動(dòng)通信而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）、頻 分多址技術(shù)（FDMA）、碼分多址技術(shù)（CDMA）得到了廣泛的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上建立了GSM和CDMA兩大主要的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。就技術(shù)而言，現(xiàn)有的這 三種多址技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用，頻譜的使用效率已經(jīng)發(fā)揮到了極限。空分多址技術(shù)（SDMA）則突破了傳統(tǒng)的三維思維模式，在傳統(tǒng)的三維技術(shù)的基礎(chǔ)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(dòng)用戶僅僅由于空間位置的不同而復(fù)用同一個(gè)傳統(tǒng)的物理信道成為可能。并將移動(dòng)通信技術(shù)引入了一個(gè)更為嶄 新的領(lǐng)域。而實(shí)現(xiàn)它的技術(shù)核心則是自適應(yīng)智能天線技術(shù)。

自適應(yīng)智能天線技術(shù)是一種軟件技術(shù)，是當(dāng)今軟件無線電技術(shù)的基礎(chǔ)。它使用了自適應(yīng) 陣列信號(hào)處理軟件，對(duì)所有用戶的無線信號(hào)進(jìn)行高速時(shí)空處理從而實(shí)時(shí)調(diào)整無線信號(hào)的傳輸，為每位用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號(hào)。即使基站在充滿噪音 和干擾的環(huán)境中，也能監(jiān)測(cè)并保持與多個(gè)不同的用戶的通信連接,從而實(shí)現(xiàn)空分多址（SDMA）的效果。在網(wǎng)絡(luò)中，這種先進(jìn)的基站性能可以用來增加基站覆蓋范 圍，從而降低網(wǎng)絡(luò)成本，提高系統(tǒng)容量，最終達(dá)到提高頻率使用效率的目的。SDMA可以與任何空間調(diào)制方式或頻段兼容，因此具有巨大的實(shí)用價(jià)值。

空 分多址的基站組件就是一種先進(jìn)的自適應(yīng)天線陣列系統(tǒng)。自適應(yīng)陣列天線系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控其覆蓋的范圍，針對(duì)不斷變化的無線環(huán)境（包括移動(dòng)用戶和干擾信號(hào)），系統(tǒng) 將提供有效的天線發(fā)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(shí)抑制其他用戶的干擾，以適應(yīng)用戶的位置移動(dòng)。

SDMA系統(tǒng)的處理程序如下：

1．系統(tǒng)將首先對(duì)來自所有天線中的信號(hào)進(jìn)行快照或取樣，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，并存儲(chǔ)在內(nèi)存中。

2．計(jì)算機(jī)中的SDMA處理器將立即分析樣本，對(duì)無線環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)用戶、干擾源及其所在的位置。

3．處理器對(duì)天線信號(hào)的組合方式進(jìn)行計(jì)算，力爭(zhēng)最佳地恢復(fù)用戶的信號(hào)。借助這種策略，每位用戶的信號(hào)接收質(zhì)量將大大提高，而其它用戶的信號(hào)或干擾信號(hào)則會(huì)遭到屏蔽。

4．系統(tǒng)將進(jìn)行模擬計(jì)算，使天線陣列可以有選擇地向空間發(fā)送信號(hào)。在此基礎(chǔ)上，每位用戶的信號(hào)都可以通過單獨(dú)的通信信道—空間信道實(shí)現(xiàn)高效的傳輸。

5．在上述處理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)就能夠在每條空間信道上發(fā)送和接收信號(hào)，從而使這些信道成為雙向信道。

利 用上述流程，SDMA系統(tǒng)就能夠在一條普通信道上創(chuàng)建大量的頻分、時(shí)分或碼分雙向空間信道，每一條信道都可以完全獲得整個(gè)陣列的增益和抗干擾功能。從理論 上而言，帶有m個(gè)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(shí)際應(yīng)用中支持的信道數(shù)量將略低于這個(gè)數(shù)目，具體情況則取決于環(huán)境。由此可 見，SDMA系統(tǒng)可使系統(tǒng)容量成倍增加，使得系統(tǒng)在有限的頻譜內(nèi)可以支持更多的用戶，從而成倍地提高頻譜使用效率。