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SDMA下的智能天線技術(shù)

發(fā)布時間:2011-10-20

中心議題:
  • 分析SDMA下的智能天線技術(shù)
解決方案:
  • 對來自所有天線中的信號進行快照或取樣
  • 將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式

在無線通信系統(tǒng)中,天線是一種重要的設(shè)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。

目前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(S p a t ialDivisio nMul t i ple Access)。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(luò)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(luò)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。

美國愛瑞通信公司的IntelliCell技術(shù)是一種先進的智能天線技術(shù),使用了自適應(yīng)陣列信號處理軟件,即使基站在充滿噪音和干擾的環(huán)境中,也能監(jiān)測與保持與多個不同的用戶的通信連接,從而實現(xiàn)空分多址的效果。

天線陣列的根源


無線天線從一種介質(zhì)(如空間)上收集電磁能量,并將它傳輸?shù)搅硪环N介質(zhì)上,如有線、同軸電纜或波導(dǎo)管.通過在陣列中組合單個天線的輸出能量,就可以實現(xiàn)一套獨立的天線系統(tǒng),使其具有不同于陣列中其它單個單元的接收與發(fā)送特征。由于無線的接收與發(fā)射是相反的,所以天線可以實施具有增益的發(fā)射指示。支持接收的任何方向性模式都可適用于發(fā)射。

自適應(yīng)陣列天線系統(tǒng)


自適應(yīng)陣列天線系統(tǒng)將持續(xù)監(jiān)控其覆蓋的范圍,以適應(yīng)不斷變化的無線環(huán)境(包括移動用戶和干擾信號)。在最簡單的情況下(即一個用戶、無干擾),系統(tǒng)將提供有效的天線模式來跟蹤用戶,為用戶所在的方向提供最大的增益,從而適應(yīng)用戶的位置移動。空分多址的基站組件就是一種先進的自適應(yīng)陣列系統(tǒng)。SDMA的原理與上文的束形方案有很大的不同,實際上它的實施是基于對人類聽力的模擬。
SDMA系統(tǒng)的處理程序如下:

1、系統(tǒng)將首先對來自所有天線中的信號進行快照或取樣,然后將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式,并存儲在內(nèi)存中;

2、計算機中的SDMA處理器將立即分析樣本,對無線環(huán)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(fù)用戶的信號;

4、系統(tǒng)將進行模擬計算,使天線陣列可以有選擇地向空間發(fā)送信號;

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,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和抗干擾功能。
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SDMA系統(tǒng)優(yōu)勢明顯


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(luò)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(dāng)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(fù)用效果將好于普通的小區(qū)。
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