[发明专利]点波束天线指向逐包调整的SDM/SDMA通信方法

说明书

本发明的目的是提出一种点波束天线指向逐包调整的SDM/SDMA通信方法，它在每个数据包发送前，根据该数据包的接收用户站的地理位置，实时调整点波束天线的指向，实现中心站与多个用户站之间的通信。本发明的特点包括中心站点波束天线的指向可快速调整；中心站所有发射机发射载波的中心频率、带宽和调制方式相同；中心站可以通过1个点波束天线向多个用户站发送数据包；中心站也可以通过多个点波束天线向1个用户站发送数据包。本发明可以实现处于不同位置的用户在同一时间使用同一频率通信而不会相互干扰，从而显著提高通信系统的容量。

技术领域 本发明涉及一种SDM/SDMA的通信方法，尤其是一种点波束指向根据接收数据包的用户站所在的地理位置实时调整的SDM/SDMA无线通信方法，属通信技术领域。

背景技术 随着人类社会对地面移动通信、空间通信和卫星通信需求的不断增加，无线频率资源越来越紧张。充分利用有限的频率资源，获取最大的通信容量，是无线通信技术发展的方向。

现代无线通信系统一般采用多路复用和多址接入技术，实现中心站与多个用户站之间的通信。其中中心站至用户站的传输信道为下行信道，用户站至中心站的传输信道为上行信道。多路复用是下行信道的复用技术，多址接入是上行信道的复用技术。目前常用的多路复用技术有频分复用(Frequency Division Multiplexing，FDM)、时分复用(TimeDivision Multiplexing，TDM)和码分复用(Code Division Multiplexing CDM)，常用的多址接入技术有频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)、时分多址(TimeDivision Multiple Access，TDMA)和码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)。

近年来，随着智能天线技术的发展，空分复用(Space Division Multiplexing，SDM)和空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA)技术成为通信领域的热点。SDM是利用空间分割构成不同信道的多路复用方式。SDMA是根据用户的空间位置区分每个用户的多址接入方式。SDM和SDMA可以实现处于不同位置的用户在同一时间使用同一频率通信而不会相互干扰，从而显著提高通信系统的容量。

目前SDM和SDMA技术的主要应用方式是多波束并行系统，以下简称MA(MultipleBeam)系统，即中心站用频率相同的多个并行窄波束覆盖整个用户区，而不是传统TDM/TDMA系统(以下简称TD系统)用1个宽波束覆盖整个用户区。由于MA系统每个窄波束覆盖区域内的用户也可能有多个，因此，多波束并行技术还要与其它多址技术，如TDMA，CDMA结合使用。

下面以下行信道为例，分析MA系统与TD系统相比，具有哪些优势。假设在TD系统中，中心站用1个宽波束TMD载波均匀覆盖区域S。用户的地理位置在区域S中均匀分布，每个用户的传输速率要求是R。TMD载波功率为W，中心频率为f，带宽为B_TD，传输速率为R_TD，可以同时为N_TD个用户提供数据传输服务，即R_TD/R＝N_TD。

在MB系统中，中心站用K_MB个窄波束共同覆盖区域S，每个窄波束的覆盖范围为S_MB，S_MB＝S/K_MB。假设K_MB个窄波束在空间上完全隔离，信号相互之间没有干扰，每个波束发射信号都是1个中心频率为f的TDM载波。与TD系统相比，MB系统容量的提升体现在以下3个方面：

1、通信带宽扩展