二、空分多址技術（SDMA）的核心——自適應天線技術 

近幾十年來，無線通信經歷了從模擬到數字，從固定到移動的重大變革。而就移動通信而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時分多址技術（TDMA）、頻分多址技術（FDMA）、碼分多址技術（CDMA）得到了廣泛的應用，并在此基礎上建立了GSM和CDMA兩大主要的移動通信網絡。就技術而言，現有的這三種多址技術已經得到了充分的應用，頻譜的使用效率已經發揮到了極限?？辗侄嘀芳夹g（SDMA）則突破了傳統的三維思維模式，在傳統的三維技術的基礎上，在第四維空間上極大的拓寬了頻譜的使用方式，使得移動用戶僅僅由于空間位置的不同而復用同一個傳統的物理信道成為可能。并將移動通信技術引入了一個更為嶄新的領域。而實現它的技術核心則是自適應智能天線技術。 

自適應智能天線技術是一種軟件技術，是當今軟件無線電技術的基礎。它使用了自適應陣列信號處理軟件，對所有用戶的無線信號進行高速時空處理從而實時調整無線信號的傳輸，為每位用戶提供優質的上行鏈路和下行鏈路信號。即使基站在充滿噪音和干擾的環境中，也能監測并保持與多個不同的用戶的通信連接,從而實現空分多址（SDMA）的效果。在網絡中，這種先進的基站性能可以用來增加基站覆蓋范圍，從而降低網絡成本，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，因此具有巨大的實用價值。 

空分多址的基站組件就是一種先進的自適應天線陣列系統。自適應陣列天線系統持續監控其覆蓋的范圍，針對不斷變化的無線環境（包括移動用戶和干擾信號），系統將提供有效的天線發送和接收模式來跟蹤用戶，為用戶所在的方向提供最大的增益，同時抑制其他用戶的干擾，以適應用戶的位置移動。 

SDMA系統的處理程序如下： 

1．系統將首先對來自所有天線中的信號進行快照或取樣，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，對無線環境進行評估，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，力爭最佳地恢復用戶的信號。借助這種策略，每位用戶的信號接收質量將大大提高，而其它用戶的信號或干擾信號則會遭到屏蔽。 

4．系統將進行模擬計算，使天線陣列可以有選擇地向空間發送信號。在此基礎上，每位用戶的信號都可以通過單獨的通信信道—空間信道實現高效的傳輸。 

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益和抗干擾功能。從理論上而言，帶有m個單元的陣列能夠在每條普通信道上支持m條空間信道。但在實際應用中支持的信道數量將略低于這個數目，具體情況則取決于環境。由此可見，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，從而成倍地提高頻譜使用效率。 

三、自適應智能天線技術提高頻譜使用率 

自適應智能天線技術是一種物理層技術，它并不影響系統的高層協議，因此，它適用于各種無線接口。按照對傳統的智能天線的理解，自適應智能天線技術由于其技術特點的限制僅適用于TDD系統，而現在隨著這一新技術的不斷完善，它在FDD系統中的應用同樣能達到理想的效果。實驗及現場測試表明，自適應智能天線技術能應用于PHS，WLL，GSM/GPRS/EDGE，WCDMA，CDMA2000等系統，使系統的容量及覆蓋范圍都成倍地提高。 

在現有的PHS商用系統中，有近十萬臺基站裝備了自適應智能天線系統，而其中近五萬臺裝備在中國。由于使用了自適應智能天線技術，基站通過上行信息分析每個用戶及干擾源的位置，為每個用戶波束賦形，以增強用戶的信號增益，同時最大限度地降低對其他用戶的干擾，這樣，網絡的頻率復用模式可以從傳統的（7，3）復用，改為（4，3）復用，甚至（1，3）復用，頻率的復用距離可以減小一倍或數倍，且網絡的服務質量不變。在此基礎上，SDMA技術的應用，可以使系統增加多達一倍的空分信道。系統的總容量達到數倍地增加。 

對于GSM/GPRS/EDGE系統而言，跳頻技術的應用是傳統的提高系統容量的方式，但跳頻技術只能起到平均網絡干擾的作用，并不能主動地降低網絡的干擾電平，雖然它也在一定程度上緩解了熱點地區的容量與頻譜間的矛盾，但它只是對網絡容量的一種優化調整，并沒有在根本上改善頻譜的使用效率。而采取自適應智能天線技術，結合傳統的調頻技術，可以使傳統的跳頻負載的限制由原來的50%提高到100%，且頻率的復用模式可以由原來的（1，3）改為更緊密地（1，1）復用。網絡的仿真及現場測試表明，采用自適應智能天線技術后，跳頻負載提高到100%后，網絡的服務質量不低于調整前。也就是說，頻譜的使用效率較傳統的提高四倍（在采取四天線陣的情況下）。 

CDMA系統是一種自干擾系統，無論IS-95CDMA，WCDMA還是CDMA2000，系統的射頻污染是影響系統容量的重要因素。由于自適應智能天線系統采用有選擇性的空間傳輸，因此基站發射的功率可以遠遠低于普通的基站，從而可減少網絡內的射頻污染，同時減小功率放大器的規格。首先，功率可分配到每個單元，然后，由于能量根據方向而提供，所以輸送到每個單元的功率就隨之減少。如果陣列部署有10個單元，則每個單元的放大器只需發射來自相關天線系統的1%的功率。而且能量只集中在有效用戶的位置，對其他用戶位置的能量輻射最小，從而最大限度地減少網絡空間的射頻污染，降低干擾電平，提高系統容量。 

表1及表2是加入自適應智能天線技術后各種無線接口標準下基站的容量及頻譜使用效率。 

系統	容量增加
GSM/GPRS/EDGE	6倍
WCDMA	8倍
CDMA2000	8倍
WLL	20倍
PHS	9倍

表1 系統容量增加（8天線陣） 

四、軟件無線電技術的雛形 

從自適應智能天線技術的實現原理可以看出，自適應智能天線的核心在于基帶的數字處理部分，它由數個軟件功能模塊組成。自適應智能天線系統針對不同的通信標準以及不同的應用環境有不同的解決方案，基站系統只需通過軟件置換即可實現基站設備的重新配置，而基站系統的射頻結構及其它硬件結構則不需作任何調整。這正是當今軟件無線電的概念。雖然現在的自適應智能天線系統硬件平臺的通用性還有一定的限制，但這種限制并不是來源于自適應智能天線技術本身。因此，從自適應智能天線的技術特點上來看，它已具備了軟件無線電技術的基本構成要件，是軟件無線電技術的雛形。 

結束語： 

自適應智能天線技術以其技術的先進性正越來越多地被人們所重視，隨著無線通信業務的發展，自適應智能天線技術將可以幫助運營商經濟高效地完成系統的部署，從而提供優質的服務。用戶則將是這種技術的最終受益者，能夠以較低的費用獲得清晰的通話質量，而這就將成為通信發展的原動力，推動通信技術的不斷發展。