文档介绍：5G中MIMO技术分析及应用作者:朱翔宇来源:《E动时尚·科学工程技术》2019年第03期        摘要:多输入多输出天线技术是无线移动通信领域的重大突破,在不增加带宽的情况下,MIMO技术成倍的提高了通信质量和频谱利用率,是新一代通信系統必备的关键技术。在5G的建设中,大规模MIMO技术是一项关键技术,它解决了过去传统天线技术信道容量低的问题,提高通信系统的容量,所需成本低,整个系统地顽健性强。MIMO技术因其覆盖能力强而成为5G采用的关键技术。        关键词:MIMO;大规模MIMO天线        一、多输入多输出天线技术(MIMO)        MIMO技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,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核心技术。        MIMO技术经历了从最初的点到点通信,到单小区多用户MIMO,再到多小区MIMO的发展历程。点对点单用户MIMO由于在实际中天线数目是受限制的,所以信道容量不可能无限制增长。多用户MIMO利用天线空间的自由度实现多用户分离,其核心思想就是在尽可能地提高用户接收功率的同时,降低不同用户之间的干扰。MIMO技术之所以在4G系统中广泛应用,主要是因为MIMO技术通过利用收发两端配置的多根天线,可以充分的利用空间资源,成倍的提高系统信道容量。一方面,多根天线的应用可以形成分集效应,用来对抗多径效率及平坦性衰落,从而提高系统的顽健性,利用空间的自由度提高单位时间内的信息传播量,间接地提高频谱资源的利用效率。大规模MIMO技术,又称大规模天线阵列,指在收发两端装备超大数目的天线以发送和接收信号,从而使通信系统可以在相同的时频资源块上同时服务数十个用户。        二、大规模MIMO技术的优势        大规模MIMO能够提高系统容量及能量效率,主要特点是在基站侧装配了大量的天线,可以在基站和用户之间形成多条独立传输的数据链路,因此,可以获得更大的空间复用增益。在系统传输功率一定的情况下,每一根天线分配到的功率更小,所以可以利用天线之间的相互作用,通过波束赋形将传输数据发送到指定的用户区域,降低了能源损耗。基站侧利用多根天线向同一用户发送相同的数据,目标用户端对接收到的不同数据流的信号进行相干叠加以增加期望信号强度,从而使得其余用户端接收到的不同数据流的干扰可以相互抵消,降低干扰的影响。由此,系统的能量效率得到极大提升。        大规模MIMO系统的硬件设备成本低,易于在实际应用中推广。天线数目增加使系统对单根天线的精确度要求降低,从而使得需求器件的造价下降。同时,由于天线数目的增加,单根天线上的功率远远小于传统MIMO,所以可以使用廉价的功率放大器代替传统的高功率放大器。一方面,信号发射功率较小,直接降低了基站功耗;另一方面,基站辐射功率较小也可以减小基站对周边环境的电磁辐射,降低对周边生物的影响。        大规模MIMO提高系统的顽健性,采用大规模天线阵列,通常可以利用多根天线为同一用户进行服务,因此可以利用多径效应,在接收端利用信号合并对噪声、干扰、硬件噪声等进行平均化