SDMA技术原理及应用场景探析

在时域/频域方面，很多新技术都被利用来增加蜂窝系统的容量，但人们还希望可以利用其他资源来增加容量，挖掘容量潜力，如利用一组天线的空间资源。虽然以前利用多个天线来增加容量的方式已很多（如分扇区等），但还不能充分地提高容量。为了充分利用空间资源，就逐步产生了一个新的多址技术——空分多址（Space Division Multiple Access，SDMA）。

图2-4-14 SDMA

SDMA方式是通过空间的分割来区分不同的用户。在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线，在不同用户方向上形成不同的波束，见图2-4-14所示。

SDMA使用定向波束天线来服务于不同的用户，相同的频率或不同的频率用来服务于被天线波束覆盖的这些不同区域，扇形天线可被看做是SDMA的一个基本方式。在极限情况下，自适应阵列天线具有极小的波束和无限快的跟踪速率，它可以实现最佳的SDMA。SDMA与CDMA一样原来也是军用技术，现在被提出用在民事通信中。SDMA基站由多个天线和多个收发信机组成，利用与多个收发信机相连的数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）来处理接收到的多路信号，从而精确计算出每个移动台相应无线链路的空间传播特性，根据此传播特性就可得出上下行的波束赋形矩阵，然后，利用该矩阵通过多个天线对发往移动台的下行链路的信号进行空间合成，从而使移动台所处的位置接收信号最强。对FDD来说，由于上下行链路的空间特性差异很大，所以很难采用SDMA方法通过计算上行链路的空间传播特性来合成下行链路信号；而TDD的上下行空间传播特性接近，所以，比较适合采用SDMA技术。使用SDMA技术还可以大致估算出每个用户的距离和方位，以辅助用于3G用户的定位并切换提供参考信息。CDMA与SDMA有相互补充的作用，当几个用户靠得很近时，SD-MA技术无法精确分辨用户位置，每个用户都受到了邻近其他用户的强干扰而无法正常工作，而采用CDMA的扩频技术可以很轻松地降低其他用户的干扰。因此，将SDMA与CD-MA技术结合起来，即SCDMA可以充分发挥这两种技术的优越性。SCDMA由于采用了CD-MA技术，与纯SDMA相比运算量降低，这是因为在SDMA中，要求波束赋形计算能够完全抵消干扰，而采用了本身有很强的降噪作用的CDMA，所以SDMA只需起到部分降低干扰的作用。这样，SCDMA就可以采用最简化的波束赋形算法，以加快运算速度，确保在TDD的上下行保护时间内能完成所有的信道估计和波束赋形计算。

另外，在TD-SCDMA中的“S”除表示空分多址（Smart Antenna，智能天线）以外，还有Soft Radio（软件无线电，即用软件处理基带信号）和Synchronous（同步）的含义。(www.xing528.com)

TD-SCDMA的主要参数见表2-4-5。

表2-4-5 TD-SCDMA系统关键参数

TD-SCDMA是一个同步CDMA的系统，用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步；是一个基于智能天线的系统，充分发挥了智能天线的优势，并可使用SDMA；基于软件无线电技术，所有基带数字信号处理均用软件实现，而不依赖ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）；在基带数字信号处理上，联合使用了智能天线和联合检测技术，达到比UTRA TDD高一倍的频谱利用率；基于智能天线，使用接力切换技术和CDMA的软切换相比，简化了用户终端的设计，克服了软切换要长期大量占用网络资源和基站下行容量资源的缺点。