筆者在描述5g的十大關鍵技術時,列舉了其中乙個關鍵技術是:空分復用(space division multiplexing,sdm)。
在討論空分復用之前,我們有必要知道什麼是空分復用,以及移動通訊中實現空分復用的方式是什麼(此處暫時不討論光纖通訊中的空分復用技術,以符合文章的主題)。
廣義而言,讓同乙個頻段的電磁波在不同的自由空間內得到重複利用,稱之為空分復用。針對移動通訊系統具體應用而言,如果將自由空間分割用以區別同乙個使用者的不同資料,叫做多輸入多輸出(mimo)空分復用;如果將自由空間分割用以區別同乙個使用者的相同資料,以追求更高的收發增益,就叫做mimo空間分集;如果將自由空間分割用以區別不同的使用者,每個電磁波束可提供無其他使用者干擾的唯一接入通道就叫做空分復用接入(space division multiplexing access,sdma)了。上述三種工作模式,是空分復用技術應用在移動通訊系統中的三種不同表現形式。
實際上,在移動通訊系統中,空間分割的過程是採用自適應陣列天線進行的,即在不同的使用者方向上形成不同的電磁波束並復用來實現空分復用,如上圖所示。
為什麼說在5g時代,空分復用技術成為關鍵技術之一呢?
我們知道,為了充分利用有限的無線頻帶資源,常用的3g和4g移動通訊系統已經工作於單通道夏農極限狀態了,理論上已經不存在大幅提公升頻譜效率的可能。而橫空出世的空分復用技術是唯一能夠實現頻譜效率成倍提公升的關鍵技術,儘管它的實現模式比較簡單,需要的建設成本較高;但它卻可以滿足多路無線訊號在同一時間、同一頻段、同一自由空間內進行多路通訊而互不干擾,讓有限的無線頻譜資源得到最大利用。
特別值得大家關注的是:massive mimo(大規模多輸入多輸出,亦稱為large scale mimo)方式作為空分復用技術實現的一種有效方案,已經被我國中興通訊率先引入到pre5g和5g的關鍵技術中準備實用。
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