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什么是MIMO技术?
多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)是指在发射端和接受端分别使用多种发射天线和接受天线,使信号通过发射端与接受端的多种天线传送和接受,从而改善通信质量。它能充足运用空间资源,通过多种天线实现多发多收,在不增长频谱资源和天线发射功率的状况下,可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的关键技术。
大规模MIMO产生的背景
老式的MIMO技术并不能满足现代呈指数上涨的无线数据需求,并且面临着计算复杂度高,成本高昂的回程链路的建设,较高的延时等问题。。。
大规模MIMO的概念
底,贝尔试验室科学家Thomas 、TDD状况下,各基站配置无限数量天线的极端状况下的多顾客mimo技术,提出了大规模MIMO(Massive MIMO)的概念,发现了某些与单小区、有限数量天线时的不一样特征。
Massive MIMO 技术是指基站天线数目庞大,而顾客终端采用单天线接受的通信方式,可作为目前移动通信系统的一种平滑的过度方式,即不必大面积更新顾客的终端设备,通过对基站的改造提高系统的频带运用率
怎样理解Massive MIMO呢?
(1)天线数
老式的TDD网络的天线基本是2天线、4天线或8天线,而Massive MIMO指的是通道数达到64/128/256个。
(2)信号覆盖的维度
老式的MIMO我们称之为2D-MIMO,以8天线为例,实际信号在做覆盖时,只能在水平方向移动,垂直方向是不动的,信号类似一种平面发射出去,而Massive MIMO,是信号水平维度空间基础上引入垂直维度的空域进行运用,信号的辐射状是个电磁波束。
原理图
大规模MIMO的长处
(基于多顾客波束成形的原理)
美国莱斯大学 Argos 大规模天线阵列原型机
,由波速成形形成的信号叠加增益将使得每根天线只需以小功率发射信号,从而避免使用昂贵的大动态范围功率放大器,减少了硬件成本
,得益于大数定理而产生的衰落消失,信道变得良好,对抗深度衰弱的过程可以大大简化,因此时延也可以大幅减少
值得一提的是,与大规模天线形成完美匹配的是5G的另一项关键技术--毫米波。毫米波拥有丰富的带宽,可是衰减强烈,而大规模天线的波束成形恰好补足了其短板。
,基站端需要精确的信道信息,直观理解即需事先懂得不一样目的客户的位置。怎样将与顾客间的这一信道信息精确地告诉每一根天线是一件很棘手的事情。(目前最可行的方案是基于时分双工(TDD)的上行和下行链路的信道对称性。)
,手机终端需向基站发送导频,可是导频数量总是有限的,这样不可避免地需要在不一样小区复用,从而会导致导频干扰。
,诸多大规模天线波束成形的算法基于矩阵求逆运算,其复杂度随天线数量和其同步服务的顾客数量上升而迅速增长,导致硬件不能实时完毕波束成形算法。迅速矩阵求逆算法是攻克这一难题的一条途径。
大规模MIMO正在处理的瓶颈问题