智能天線(xiàn)技術(shù)改善頻譜使用效率

近 幾十年來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信經(jīng)歷了從模擬到數字，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(wú)線(xiàn)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）得到了廣泛的應用，并在此基礎上建立了GSM和CDMA兩大主要的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )。就技術(shù)而言，現有的這 三種多址技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應用，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）則突破了傳統的三維思維模式，在傳統的三維技術(shù)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(dòng)用戶(hù)僅僅由于空間位置的不同而復用同一個(gè)傳統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)現它的技術(shù)核心則是自適應智能天線(xiàn)技術(shù)。

自適應智能天線(xiàn)技術(shù)是一種軟件技術(shù)，是當今軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的基礎。它使用了自適應 陣列信號處理軟件，對所有用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)信號進(jìn)行高速時(shí)空處理從而實(shí)時(shí)調整無(wú)線(xiàn)信號的傳輸，為每位用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號。即使基站在充滿(mǎn)噪音 和干擾的環(huán)境中，也能監測并保持與多個(gè)不同的用戶(hù)的通信連接,從而實(shí)現空分多址（SDMA）的效果。在網(wǎng)絡(luò )中，這種先進(jìn)的基站性能可以用來(lái)增加基站覆蓋范 圍，從而降低網(wǎng)絡(luò )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(shí)用價(jià)值。

空 分多址的基站組件就是一種先進(jìn)的自適應天線(xiàn)陣列系統。自適應陣列天線(xiàn)系統持續監控其覆蓋的范圍，針對不斷變化的無(wú)線(xiàn)環(huán)境（包括移動(dòng)用戶(hù)和干擾信號），系統 將提供有效的天線(xiàn)發(fā)送和接收模式來(lái)跟蹤用戶(hù)，為用戶(hù)所在的方向提供最大的增益，同時(shí)抑制其他用戶(hù)的干擾，以適應用戶(hù)的位置移動(dòng)。

SDMA系統的處理程序如下：

1．系統將首先對來(lái)自所有天線(xiàn)中的信號進(jìn)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(wú)線(xiàn)環(huán)境進(jìn)行評估，確認用戶(hù)、干擾源及其所在的位置。

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

4．系統將進(jìn)行模擬計算，使天線(xiàn)陣列可以有選擇地向空間發(fā)送信號。在此基礎上，每位用戶(hù)的信號都可以通過(guò)單獨的通信信道—空間信道實(shí)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(fā)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(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)際應用中支持的信道數量將略低于這個(gè)數目，具體情況則取決于環(huán)境。由此可 見(jiàn)，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(hù)，從而成倍地提高頻譜使用效率。