SDMA

作為提高移動通信系統(tǒng)容量的重要手段，智能天線主要在基站使用，未來移動通信系統(tǒng)的工作頻率更高，在半波長陣元間隔的條件下，天線尺寸可做得很小，使得移動用戶端有可能也采用智能天線，下面重點介紹在基站應用智能天線所帶來的好處。

最簡單的情況是基站的智能天線形成多個波束覆蓋整個小區(qū)。例如，一個小區(qū)可由3個寬度為120°的波束覆蓋，或由6個寬度為60°的波束覆蓋。每個波束可當作一個獨立的小區(qū)對待，當移動臺(MS)離開一個波束覆蓋區(qū)到另一個波束覆蓋區(qū)時，也要進行切換。

智能天線可用于定位每個MS，并形成覆蓋MS或MS群的波束，這樣每個波束都可以看成一個同頻小區(qū)。不斷改變波束形狀以便覆蓋動態(tài)變化的業(yè)務量。當MS移動時，選用不同的波束覆蓋不同的MS群，這對于控制BS發(fā)射功率有利。這個辦法在MS結(jié)隊移動或沿限定路線(如在高速公路上)移動時尤其有效。

智能天線在其陣列方向圖上形成對準同頻MS的波束零點有助于減小收發(fā)兩個方向上的同頻干擾。

波束自適應形成的概念可推廣至小區(qū)形狀的動態(tài)改變，即小區(qū)形狀不再固定，利用智能天線構(gòu)造基于業(yè)務需求的動態(tài)小區(qū)，這要求智能天線具備定位和跟蹤MS的能力，從而自適應地調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)以滿足業(yè)務要求，這表明使用智能天線可以改變小區(qū)邊界，從而能隨著業(yè)務需求的變化為每個小區(qū)分配一定數(shù)量的信道，即實現(xiàn)信道的動態(tài)分配。

它是多種利用來自無線通信系統(tǒng)中天線陣列的數(shù)據(jù)方法中較先進的一種方法。在基站中，SDMA不斷調(diào)整無線環(huán)境，為每位用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號。在網(wǎng)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(wǎng)絡成本，提高系統(tǒng)容量，最終達到提高頻率利用的目的。SDMA可以與任何空間調(diào)制方式或頻段兼容，因此具有巨大的實用價值。

空分多址(SDMA)在由中國提出的第三代移動通信標準TD-SCDMA中就應用了SDMA技術(shù);此外在衛(wèi)星通信中也有人提出應用SDMA。SDMA實現(xiàn)的核心技術(shù)是智能天線的應用，理想情況下它要求天線給每個用戶分配一個點波束;這樣根據(jù)用戶的空間位置就可以區(qū)分每個用戶的無線信號，換句話說，處于不同位置的用戶可以在同一時間使用同一頻率和同一碼型而不會相互干擾。實際上，SDMA通常都不是獨立使用的，而是與其他多址方式如FDMA、TDMA和CDMA等結(jié)合使用;也就是說對于處于同一波束內(nèi)的不同用戶再用這些多址方式加以區(qū)分。

SDMA系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點，包括擴大覆蓋范圍:線陣列的覆蓋范圍遠遠大于任何單個天線，因此接收與發(fā)送性能都有大幅度的提高;大幅度降低來自其它系統(tǒng)和其它用戶的干擾:在極端吵鬧、干擾強烈的環(huán)境中，系統(tǒng)可以實現(xiàn)有選擇地發(fā)送和接收信號，從而提高通信質(zhì)量;系統(tǒng)容量大幅度提高;SDMA基站發(fā)射的功率可以遠遠低于普通基站，從而可減少網(wǎng)絡內(nèi)的射頻污染;SDMA可以于任何調(diào)制方式、帶寬或頻段兼容，包括AMPS、GSM、PHP、DECT、IS-54、IS-95等。當通信系統(tǒng)剛建成時，SDMA覆蓋范圍的擴展使運營商可以降低構(gòu)建成本，并迅速完成部署。由于小區(qū)的覆蓋范圍較大，所以信道的復用效果將好于普通的小區(qū)。

在無線通信系統(tǒng)中，天線是一種重要的設施。利用簡單的天線陣列可以實現(xiàn)容量的低成本增加、并可以實施新型的信號處理算法后，支持蜂窩通信系統(tǒng)的智能天線方案能夠增加每個小區(qū)站點的覆蓋范圍，增強抗干擾能力，并大幅度增加容量。

有多種方法利用來自無線通信系統(tǒng)中天線陣列的數(shù)據(jù)，其中較先進的一種方法稱為空分多址(SpatialDivisionMultiple Access)。

在SDMA中，碟形衛(wèi)星天線發(fā)送信號到地表的許多地區(qū)。天線是高度方向性的，它允許多個表面地區(qū)使用完全相同的頻率。考慮衛(wèi)星必須同時向20各不同地區(qū)的手機或移動無線接收器發(fā)送信號的情形。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，必須使用20個頻道和20個天線來保持頻道分離。在SDMA中，如果相同頻道區(qū)域完全分離，就可以使用四或者五個頻道來發(fā)送20個信號，來自衛(wèi)星天線的窄帶信號束能保證使用相同頻率的地區(qū)之間不發(fā)生干涉。

SDMA需要為各個發(fā)送器仔細選擇地區(qū)，也需要準確的天線排列，一個小錯誤會導致一個或多個頻道出錯、頻道干涉、表面覆蓋區(qū)域混亂等。

空分多址(SDMA)是一種新發(fā)展的多址技術(shù)，在由中國提出的第三代移動通信標準TD-SCDMA中就應用了SDMA技術(shù)。

應用SDMA的優(yōu)勢是明顯的:它可以提高天線增益，使得功率控制更加合理有效，顯著地提升系統(tǒng)容量;此外一方面可以削弱來自外界的干擾，另一方面還可以降低對其他電子系統(tǒng)的干擾。如前所述，SDMA實現(xiàn)的關鍵是智能天線技術(shù)，這也正是當前應用SDMA的難點。特別是對于移動用戶，由于移動無線信道的復雜性，使得智能天線中關于多用戶信號的動態(tài)捕獲、識別與跟蹤以及信道的辨識等算法極為復雜，從而對DSP(數(shù)字信號處理)提出了極高的要求，對于當前的技術(shù)水平這還是個嚴峻的挑戰(zhàn)。所以，雖然人們對于智能天線的研究已經(jīng)取得了不少鼓舞人心的進展，但仍然由于存在上述一些尚難以克服的問題而未得到廣泛應用。但可以預見，由于SDMA的諸多誘人之處，SDMA的推廣是必然的。

空分多址(SDMA):這種技術(shù)是利用空間分割構(gòu)成不同的信道。舉例來說，在一顆衛(wèi)星上使用多個天線，各個天線的波束射向地球表面的不同區(qū)域。地面上不同地區(qū)的地球站，它們在同一時間、即使使用相同的頻率進行工作，它們之間也不會形成干擾。

空分多址(SDMA)是一種信道增容的方式，可以實現(xiàn)頻率的重復使用，充分利用頻率資源。空分多址還可以和其它多址方式相互兼容，從而實現(xiàn)組合的多址技術(shù)，例如空分·碼分多址(SD-CDMA)。

與傳統(tǒng)的TDMA、FDMA或CDMA方式相比，智能天線引入了第四維多址方式:空分多址(SDMA)方式。

人們研究智能天線的最初動機是，在頻譜資源日益擁擠的情況下考慮如何將自適應波束形成應用于蜂窩小區(qū)的基站(BS)，以便能更有效地增加系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率。智能天線的基本思想是:天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤多個期望用戶，接收模式下，來自窄波來之外的信號被抑制，發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶。不同于傳統(tǒng)的頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)或碼分多址(CDMA)，智能天線引入第4種多址方式:空分多址(SDMA)。即在相同時隙、相同頻率或相同地址碼的情況下，仍然可以根據(jù)信號不同的中間傳播路徑而區(qū)分。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現(xiàn)組合的多址方式，例如空分一碼分多址(SD-CDMA)。

智能天線與傳統(tǒng)天線概念有本質(zhì)的區(qū)別，其理論支撐是信號統(tǒng)計檢測與估計理論、信號處理及最優(yōu)控制理論，其技術(shù)基礎是自適應天線和高分辨陳列信號處理。

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，從而成倍的提高頻譜使用效率。空分多址方式，在中國第三代通行系統(tǒng) TD-SCDMA中引入，是智能天線技術(shù)的集中體現(xiàn)，顧名思義，該方式是將空間進行劃分，以取得到更多的地址，在相同時間間隙，在相同頻率段內(nèi)，在相同地址碼情況下，根據(jù)信號在一空間內(nèi)傳播路徑不同來區(qū)分不同的用戶，故在有限的頻率資源范圍內(nèi)，可以更高效的傳遞信號，在相同的時間間隙內(nèi)，可以多路傳輸信號，也可以達到更高效率的傳輸；當然，引用這種方式傳遞信號，在同一時刻，由于，接受信號是從不同的路徑來的，故可以大大降低信號間的相互干擾，從而達到了，信號的高質(zhì)量。 該種方式，既有量，也有質(zhì)，是通信技術(shù)的發(fā)展。

空分多址(SDMA)，也稱為多光束頻率復用。它通過標記不同方位的相同頻率的天線光束來進行頻率的復用。