SDMA技术介绍.doc

SDMA技术简介 SDMA技术是空分多址接入（Spatial Divided Multiple Access）的简称，其是和FDMA、TDMA、CDMA等复用技术并列的又一种多址接入技术。顾名思义，就是利用空间的隔离进行复用的一种多址接入技术，采用空分多址接入的多个用户可以使用完全相同的频率、时隙和码道资源。事实上，我们熟知的蜂窝移动通信技术中的蜂窝概念本身就是一种空分复用技术，不同的小区（cell）内中的用户可以使用完全相同的资源。 自从二十世纪九十年代以来，波束赋形技术被广泛应用于移动通信系统，采用波束赋形技术的阵列天线一般被称为智能天线。智能天线通过波束赋形，将主波束对阵期望用户进行收发，提高了接收端功率。智能天线也可以根据干扰信号的空间特征，通过各天线单元的加权系数调整将阵列天线方向图的零陷对准干扰用户，这样可以降低来自（射向）干扰用户的信号功率。波束赋形技术的两个重要应用一方面直接通过波束赋形提高期望用户的信干比，借以提高系统的性能或频谱利用率；另外一方面则是通过波束赋形对有限的频谱资源进行复用，从而给SDMA技术开辟了新的空间。采用智能天线技术进行SDMA的技术，我们通常称之为基于波束赋形的SDMA技术。基于波束赋形的SDMA技术的主要思想是，通过形成不同的波束，对准不同的用户，不同用户可以使用相同的频率、时隙和码道资源，仅仅存在空间上的隔离，因而有效提升了系统容量。采用智能天线技术能够形成对准期望用户的波束，同时在干扰用户方向形成一个零陷，从而最大程度上抑制采用SDMA技术的多个用户之间的干扰，如图1。理论上，对准每个用户的波束越窄，则各个用户之间的干扰越小，系统容量提升越明显。TD-SCDMA系统相比另外两个第三代移动通信系统的最大区别之一是其采用了智能天线技术，因而能够利用SDMA技术进一步提升系统容量。在TD-SCDMA系统中，BBU+RRU的室内分布式系统已经得到了广泛的应用。虽然室内无法应用传统的智能天线技术，但可以通过分布式多通道思想，实现更加完美的室内覆盖。室内分布式系统，使用不同的天线（通道）覆盖不同的楼层，由于各个楼层之间的隔离度较大，因此各个通道的用户之间的干扰很小，能实现很好的空间隔离效果，从而能够应用SDMA技术提升系统吞吐量和容量。这里通道的覆盖范围相当于一个虚拟的小区，其本质是利用了楼层之间的天然隔离度实现了更加精细的虚拟小区分裂，但同时所有用户又处于一个逻辑的小区内，因此UE在不同通道之间移动时，无需进行小区切换，从而既提升了容量和吞吐量，又减少了掉话率和切换开销。图1 室外和室内空分复用的示意图 在SDMA实现时，首先要进行用户配对，由于不同用户之间的隔离度不完全相同，为了减少干扰，提升吞吐量，应该优选隔离度大，相互干扰小的用户对或者用户集进行空分复用。系统给采用空分复用的用户分配相同的时隙、码道和频率资源，在TD-SCDMA系统中，采用SDMA的不同用户也可以分配相同的训练序列（Midamble码）窗资源。在室外SDMA技术实现时，主要是通过不同用户之间的DOA估计结果判断其隔离程度，显然，用户之间DOA估计之间差值越大，则隔离程度越好，其相互干扰也会越小。而在室内SDMA技术实现时，主要通过不同用户所在通道之间的物理隔离判断其隔离度，显然，用户所处通道之间的物理隔离度越大，则隔离程度越好，其相互干扰也会越小。SDMA不仅可以与智能天线配合使用，也可以与大间距MIMO天线结合，这时通常叫做MU-MIMO。SDMA和MU-MIMO现在已经具有相同内涵，都指多个用户可以在相同时间应用相同的频率和码道资源。小间距智能天线实现SDMA可根据波束来向，同时也可考虑瞬时的信道特性，而对于大间距的MIMO天线，实现MU-MIMO只能依靠信道的瞬时特征。当终端高速运动时，信道的瞬时特性快速变化，而波束方向是相对稳定的，所以小间距智能天线引入SDMA性能更稳定，对信道和移动速度的适应性更强。另外TDD系统可以通过上行信道得到精确的信道估计，在下行使用SDMA可以得到更优的性能。所以TD-SCDMA系统以及其后续演进TD-LTE采用智能天线，引入SDMA有独特优势。对于TD-SCDMA ，在HSDPA中引入SDMA增大小区吞吐量，特别在多通道室内分布环