《5G技术与应用》课件项目2.4 Massive MIMO技术

模块25G关键技术与新空口项目2.4MassiveMIMOMassiveMIMOMIMO：在收发两端均配置多个天线单元，通过增加天线数量，获得更大的信道自由度(除时域和频域外，增加大量空域自由度)。

MIMO技术是上世纪90年代末的研究成果，2006年率先用于WiFi，随后也用于3G系统(WiMAX)。如果阵元间距满足要求，通过交叉极化和角度配置，能保证信道矩阵统计独立，利用空间维度能实现复用和分集，支持高速数据传输。MIMO系统能有效改善传输可靠性、频谱效率和能量效率。MassiveMIMO在IEEE802.11n中，天线配置最多为4发4收。IEEE802.11ac和LTE-A中，天线配置最多为8发8收。在实际应用中，由于移动终端体积、重量、功耗等限制，一般配置1-2根天线。在单用户MIMO(SU-MIMO)系统中，天线数受限于终端，而在多用户MIMO(MU-MIMO)系统中，可将多个用户终端天线组合，克服天线数受限的瓶颈；在协作多点(CoMP)系统中，也可通过多个基站协作构建MIMO系统。MassiveMIMOMassiveMIMO技术原理当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交。用户间干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益将能够有效地提升每个用户的信噪比，从而能够在相同的时频资源共同调度更多用户。功能和优势若基站配置400根天线，在20MHz带宽的同频复用TDD系统中，每小区用MU-MIMO方式服务42个用户时，即使小区间无协作，且接收/发送只采用简单的MRC/MRT时，每个小区的平均容量也可高达1800Mbps。应用场景城区宏覆盖、高层建筑、室内外热点、郊区、无线回传链路技术方案面向异构和密集组网的massiveMIMO网络构架与组网方案MassiveMIMO物理层关键技术大规模有源阵列天线技术大规模天线与高频段的结合MassiveMIMO大规模MIMO关键技术MassiveMIMO大规模MIMO关键技术MassiveMIMO大规模MIMO技术优势提高数据传输可靠性：波束形成(下行预编码)获得的电波空间指向性能抑制多径效应、阴影效应造成的衰落，降低数据传输差错率。简化多址接入协议：基于大规模MIMO+OFDMA，子载波信道增益基本相同，可省略资源调度，减少控制开销；支持NOMA，基站利用相同的时频资源为特定用户发送分离信号。MassiveMIMO大规模MIMO技术优势提高系统容量、频谱效率和能量效率：大量基站天线能提供丰富的空间自由度，支持空分多址，基站能利用相同的时频资源为数十个移动终端提供接入服务；利用波束形成技术使发送信号具有良好的指向性，空间干扰小；利用天线增益降低发射功率、提高系统能效、减小电磁污染。降低硬件成本，提高系统鲁棒性：大规模MIMO总发射功率固定，单根天线的发射功率很小，选用低成本功放即可满足要求；由于基站天线数量大，部分阵元故障不会对通信性能造成严重影响。MassiveMIMO何为大规模天线：大量天线为相对少的用户提供同传服务系统容量10倍100倍能量效率发射能量

系统容量和能量效率大幅度提升上行和下行发射能量都将减少用户间信道正交，干扰和噪声将被消除信道的统计特性趋于稳定优势信道状态信息获取（导