大规模mimo关键技术及物理实现综述

二、大规MIMO的原理与特0ns1s2，其相关系数定义为sH s Rs

1 s1 s

大规模MIMO给信道提供了更高的维度，假设侧的发射天线数目为N，1N维复H3根天线相比8根天线的场景可以是通信信噪比降低18dBMIMO，MIMO可以给系统带来空间分集增益和阵列增益，这大大提升了无线链于大规模MIMO在空间上提供了的自由度，使用精准波束控制可以在同一[5]234下面我们来讨论MIMO信体与发射天线和接收天线之间的关系假设有ntnrMIMO信道可以表示为xGss是nt维的发射信号向量w是nr维的接收噪声是链路信噪比SNRlog(1n)Cmin(n,n)log(1max(nt,nr

nntlog2(1nrntntnrMIMO系统，它的中断概率与𝑆𝑁𝑅−𝑛𝑡𝑛𝑟min(nt,nr)线性增加。所以增加天线个数可MIMO系统空间自由度从而提高系统速率和可靠性。MIMO系统物理层传输将会获得如下特性MIMO（使用特征波束赋形和匹配滤波等简单的预编码算法将会近最优性能能够将降低至很小水平MIMO中，这需要用到信道检测方面的技术。也Information，CSITDD模式下无线信有互易性，理论上可花费相对较小的代价通过检测上行三、大规MIMOMIMO系统中，信号处理的维度从时域和频域扩展至空域、时域和频域，拥有的控制域。大规模MIMO可以对天线的每个单元进行控制，这给MIMOMIMO出来的信号和能量5展示了目标终端在散射环境下周围的相对场强[8]100个单元组成的天线线性阵列，采用了两种预编码方式，MRTZFMRT方式下，目标终端的场强迅速；当采用ZF方式时，虽然产生了宽波束，但是在周围的6展示了在不同条件下频谱效率与相对能量效率之间的关系[9]。可见MIMOMIMOMIMO10倍以MRCZF预6400个全向天线组成的阵列6400×(0.5λ)2≈40𝑚2，辐射120W18.75mW30m6km1000台终端，每个终端的接收天线的增益是8dB，每台终端高度时5m。利用HOST231模型，路径损耗是127dB/km，阴影的标准差是9dB。整个系统工作在TDDMRT方式的波束结合能量控制。数值仿真表明，在任一终端位置和阴影下，95%的终端将会获得21.2Mbps的数据率。总的来说，这MIMO20Gbps1000台终端，这样1000b/s/Hz[8]。56MIMO将可以采用更加便宜和更低功耗的射频器件MIMO在射频前端架构上倾向于采用独立控制的有源天线技术，使得RRU发生了很大的变化，每一个天线下边直接连接一个功PALNAW的大mWMIMO带来的阵列增益复用增益，终端辐射功率也可以大大减小，在日注在电磁场辐射的今日也MIMO和多路径很大程度上影响着无线通信的性能。给低时MIMO本身就是通过大量的天线和波束赋形避免深度的所以在大规模MIMO系统中， MIMOMIMO单元辐射的组合，可以在空间形成叠加，在需要的地方信号叠加增强，四、大规MIMO尽管大规模MIMO拥有巨大的潜力在系统集成和实际应用中仍然诸多与，例如大规模MIMO信道的特性，信道相互作用的校准，导频MIMO信道几个关键的。MIMO系统中的每一个终端都分配有正交的上行的持续时间比上信道延时的值有关。在典型的工作场景下，1ms间隔时200个[10]MIMO场景MIMOMIMO在小区1导频阶段，检测到了来自小区2的复用导频信号，结果是12，从而造成了干扰。7快速的算法具有很大的性。表1方向角度扩展小，终端在垂直方向的角度分布范围很小，需要的天线才1五、大规模MIMO的针对上一节中讨论的和大规模MIMO的点主要集中在信随着天线单元大规模地增加邻近小区之间的导频序列复用影响了信道状态MIMO系统的性能。而上行信道检测算法的设这也影响多用户的数据传输当然在电磁场和射频前端和天线设计层面也会产生诸多。抑制导频污染的内终端与天线阵列之间的真实信道，而是对慢系数的响应。几种检测算法的比较MMSE-SIC：带有软干扰消除的最小均方误差算法（MMSEwithsoftcancellationBI-GDFE：块迭代反馈均衡算法（block-iterativegeneralizeddecisionequalizerTS：TabusearchLAS的改进版本，这种算法允许LAS可能出现的局部最小值；SD算法低复杂度较佳的算法。840个，信号的为12dB。从图中可以看出，当误码率为0.002时，TS算法FCSDTSMMSE-SIC算940个。可见在整个信噪比范围内，标新最好的依然是TS和MMSE-SIC算TSMMSE-SICML89瑞典隆德大学的研究对天线拓扑结构对大规模MIMO的工作性能况下，采用4个终端与128个天线单元构成的下行链路中，利用MRT612考虑的是在同样的情况下，不同间距对天线单元容量的结构将会是关键的。101112六、物理实现中的射频前端与天线阵目前世界上已有多个研究机构对5G大规模MIMO有源集成化阵列天线和射2012年瑞典隆德大学开发的工作于2.6GHz的128单元天线阵列[12]以及同年莱斯大学开发的Argos线数量增大到足够大时，多用户信有正交性，进而验证了大规模MIMO的莱斯大学开发的Argos工作在2.4GHz频段，系统外观如图13所示。系统包括一个中心控制器，164路射频通道，没85bit/s/Hz1/64SISO6.7倍[14]。MIMO系统物理实现的架构主要由大规模天线阵列（LNAPA发射通路1415所示。国内的东南大学开发了包含256个天线单元的天线阵列和64个射频通道的5.8GHz2所示。除此之外，中国5×5的紧耦合阵150%2.8GHz-19.2GHzVSWR<3[16]。MIMO13Argos14MIMO15MIMO16MIMO82MIMO七、总本综述了应用于5G大规模MIMO在频谱效率能量效率等方面的优势，浅显分析了大规模MIMO系统容量与天线数量的关系，了天线数量增大会性，信道估计算法以及天线阵列设计方面遇到的与，并分点概述了对应的点。文章最后列出了国内外在大规模MIMO方面的研究情况，在物八、参考文WWRF,L.SorensenandK.E.Skouby,UserScenarios2020,report,July.P.KwadwoAgyapongetal.,“Designconsiderationsfora5Gnetworkarchitecture,”IEEECommun.Mag.,vol.52,no.11,pp.65–75,Nov.2014.F.Boccardi,R.W.Heath,A.Lozano,T.L.Marzetta,andP.Popovski,‘‘Fivedisruptivetechnologydirectionsfor5G,’’IEEECommun.Mag.,2014.C.-X.Wang,F.Haider,X.Gao,X.-H.You,Y.Yang,D.Yuan,H.Aggoune,H.Haas,S.Fletcher,andE.Hepsaydir,“Cellulararchitectureandkeytechnologiesfor5Gwirelesscommunicationnetworks,”IEEEComm.Mag.,vol.52,no.2,pp.122–130,Feb.2014.,,肖华华．大规模天线阵列系统技术探析［J．电视技术，2014，38(5):F.Rusek,PerssonD,LauBK,etal.,“ScalingupMIMO:opportunitiesandchallengeswithverylargearrays,”IEEESignalProcessingMagazine,vol.30,no.1,2013,pp.40-60.耿健.基于TDD的较大规模天线系统发端研究[D].邮电大学LarssonE.,Edfors0.,TufVessonF.,etal.,“MassiveMIMOfornextgenerationwirelesssystems,”IEEECommunicationsMagazine,vol.52,no.2,Feb.2014,pp.186-195.H.Q.Ngo,E.G.Larsson,andT.L.Marzetta,“EnergyandSpectralEfficiencyofVeryLargeMultiuserMIMOSystems,”IEEETrans.Commun.,vol.61,Apr.2013,pp.1436–49.T.L.Marzetta,“NoncooperativeCellularWirelesswithUnlimitedNumbersofBaseStationAntennas,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.9,no.11,Nov.2010,pp.3590–600.尤力,高西奇.大规模MIMO无线通信［J］.中兴通讯技术，2014，(02):X.Gao,F.Tufvesson,O.Edfors,andF.Rusek,“Measuredpropagationcharacteristicsforvery-largeMIMOat2.6GHz,”in20124thAsilomarConferenceonSignals,SystemsandComputers(ASILOMAR),2012,pp.295–299.C.Shepard,H.Yu,N.Anand,L.E.Li,T.L.Marzetta,R.Yang,andL.Zhong,“Argos:Practicalmany-antennabasestations,”inACMInt.Conf.MobileComputingandNetworking( ),Istanbul,Turkey,Aug.2012.XingdongP,WeiH,TianyangY,etal.“Designandimplementationofanactiv