空分多址(SDMA)

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。 這種技術是利用空間分割構成不同的信道。舉例來說，在一顆衛星上使用多個天線，各個天線的波束射向地球表面的不同區域。地面上不同地區的地球站，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，可以實現頻率的重複使用，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，從而實現組合的多址技術，例如空分·碼分多址（SD-CDMA）。

一、簡介

1.2、運用場合

空分多址（SDMA）是一種新發展的多址技術，在由中國提出的第三代移動通信標準TD－SCDMA中就套用了SDMA技術；此外在衛星通信中也有人提出套用 SDMA。SDMA實現的核心技術是智慧型天線的套用，理想情況下它要求天線給每個用戶分配一個點波束；這樣根據用戶的空間位置就可以區分每個用戶的無線信號，換句話說，處於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等結合使用；也就是說對於處於同一波束內的不同用戶再用這些多址方式加以區分。

1.3、優勢特徵

套用SDMA的優勢是明顯的：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的干擾。如前所述，SDMA實現的關鍵是智慧型天線技術，這也正是當前套用SDMA的難點。特別是對於移動用戶，由於移動無線信道的複雜性，使得智慧型天線中關於多用戶信號的動態捕獲、識別與跟蹤以及信道的辨識等算法極為複雜，從而對DSP（數位訊號處理）提出了極高的要求，對於當前的技術水平這還是個嚴峻的挑戰。所以，雖然人們對於智慧型天線的研究已經取得了不少鼓舞人心的進展，但仍然由於存在上述一些在目前尚難以克服的問題而未得到廣泛套用。但可以預見，由於SDMA的諸多誘人之處， SDMA的推廣是必然的。

二、研究動機

人們研究智慧型天線的最初動機是，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套用於蜂窩小區的基站（BS），以便能更有效地增加系統容量和提高頻譜利用率。智慧型天線的基本思想是：天線以多個高增益窄波束動態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，同時使窄波束照射範圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。智慧型天線是利用用戶空間位置的不同來區分不同用戶。不同於傳統的頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）或碼分多址（CDMA），智慧型天線引入第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，仍然可以根據信號不同的中間傳播路徑而區分。SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現組合的多址方式，例如空分一碼分多址（SD-CDMA）。

智慧型天線與傳統天線概念有本質的區別，其理論支撐是信號統計檢測與估計理論、信號處理及最優控制理論，其技術基礎是自適應天線和高分辨陳列信號處理。

三、空分多址的套用

作為提高移動通信系統容量的重要手段，智慧型天線主要在基站使用，未來移動通信系統的工作頻率更高，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採用智慧型天線，下面重點介紹在基站套用智慧型天線所帶來的好處。

3.1、形成多個波束

最簡單的情況是基站的智慧型天線形成多個波束覆蓋整個小區。例如，一個小區可由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對待，當移動台（MS）離開一個波束覆蓋區到另一個波束覆蓋區時，也要進行切換。

3.2、形成自適應波束

智慧型天線可用於定位每個MS，並形成覆蓋MS或MS群的波束，這樣每個波束都可以看成一個同頻小區。不斷改變波束形狀以便覆蓋動態變化的業務量。當MS移動時，選用不同的波束覆蓋不同的MS群，這對於控制BS發射功率有利。這個辦法在MS結隊移動或沿限定路線（如在高速公路上）移動時尤其有效。

3.3、形成波束零點

智慧型天線在其陣列方向圖上形成對準同頻MS的波束零點有助於減小收發兩個方向上的同頻干擾。

3.4、構造動態小區

波束自適應形成的概念可推廣至小區形狀的動態改變，即小區形狀不再固定，利用智慧型天線構造基於業務需求的動態小區，這要求智慧型天線具備定位和跟蹤MS的能力，從而自適應地調整系統參數以滿足業務要求，這表明使用智慧型天線可以改變小區邊界，從而能隨著業務需求的變化為每個小區分配一定數量的信道，即實現信道的動態分配。