摘要：隨著5G的不斷研究發(fā)展，Massive MIMO成為提升信道容量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主要技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹Massive MIMO的發(fā)展歷程、主要技術(shù)以及在5G中的重要性。

關(guān)鍵詞：5GMassive MIMO 通信

引言

隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及，但是現(xiàn)今接入設(shè)備量激增，難以實(shí)現(xiàn)極速無(wú)線(xiàn)通信，同時(shí)也限制了虛擬現(xiàn)實(shí)、高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)、公共安全等極速數(shù)據(jù)傳輸行業(yè)的發(fā)展，而4G技術(shù)根本無(wú)法滿(mǎn)足需求。無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)需要更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)容量，所以國(guó)內(nèi)外紛紛加入5G技術(shù)的研究。大規(guī)模MIMO（Massive MIMO）技術(shù)[1]是5G通信的核心技術(shù)之一，主要是通過(guò)增加基站的天線(xiàn)數(shù)，充分利用無(wú)線(xiàn)資源，使得系統(tǒng)容量和頻率復(fù)用效率得到大幅度提高，并且有效的降低網(wǎng)絡(luò)干擾問(wèn)題。

一、Massive MIMO的概念及發(fā)展歷程

1.MIMO的概念

MIMO技術(shù)是一種多輸入多輸出天線(xiàn)技術(shù)，最早是由Marconi于1908年提出。它主要是通過(guò)在發(fā)射端和接收端接入多根天線(xiàn)，來(lái)提高通信系統(tǒng)的容量、數(shù)據(jù)傳輸速率。MIMO技術(shù)一直是近20年來(lái)通信領(lǐng)域的主要技術(shù)之一。

2.Massive MIMO的發(fā)展歷程

MIMO技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于4G通信，但是4G系統(tǒng)的基站配置天線(xiàn)數(shù)較少（一般少于8個(gè)），那么MIMO的性能增益受到很大的限制。針對(duì)傳統(tǒng)MIMO技術(shù)的不足，2010年，美國(guó)的Marzetta提出了大規(guī)模MIMO（Massive MIMO）概念[2]。大規(guī)模MIMO技術(shù)通過(guò)增加基站的天線(xiàn)數(shù)，一般有幾十、幾百根甚至更多天線(xiàn)組成。這樣，基站可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)向多用戶(hù)發(fā)送、接收信號(hào)，提升網(wǎng)絡(luò)容量。

二、Massive MIMO的主要技術(shù)

Massive MIMO技術(shù)的發(fā)展中包括多種重要技術(shù)，下面主要介紹信道建模、空間復(fù)用技術(shù)和資源調(diào)度技術(shù)[3]。

1.信道建模

任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)都需要明確一個(gè)相應(yīng)的系統(tǒng)模型，來(lái)進(jìn)行性能的評(píng)估和比較。然而，Massive MIMO天線(xiàn)的規(guī)模比較大。所以，信道模型的建模也越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。

2.空間復(fù)用技術(shù)

空間復(fù)用技術(shù)指的是利用發(fā)射端的多個(gè)天線(xiàn)發(fā)射獨(dú)立的信號(hào)，然后由接收端接收這些混合的信號(hào)，采用干擾抑制的解碼方式進(jìn)行解碼，再利用不同空間信道獨(dú)立的衰落特性，區(qū)分出這些并行的數(shù)據(jù)流。這樣，可以獲取更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

3.資源調(diào)度

為了提高系統(tǒng)容量，在MIMO天線(xiàn)信息傳輸時(shí)，需要對(duì)用戶(hù)進(jìn)行天線(xiàn)配對(duì)。這樣，用戶(hù)的分組以及基站處天線(xiàn)的選擇成為了主要問(wèn)題。若用戶(hù)數(shù)比較多，需要重點(diǎn)考慮頻譜資源的分配等問(wèn)題。

三、Massive MIMO在5G發(fā)展中的必要性

基于頻譜資源和天線(xiàn)功率的限制，并且用戶(hù)位置的隨時(shí)可移動(dòng)性，而發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)的增益也不可能無(wú)限制增大。所以，只能增加發(fā)射天線(xiàn)、接收天線(xiàn)的數(shù)量來(lái)解決問(wèn)題，即設(shè)計(jì)多天線(xiàn)陣。實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)穿過(guò)建筑物時(shí)，損耗也會(huì)大大增加。而Massive MIMO可以生成高增益、可調(diào)節(jié)的波束，可以有效的改善信號(hào)覆蓋，并很好的減少對(duì)周邊的干擾。

四、總結(jié)

本文主要介紹了Massive MIMO的概念及重要的發(fā)展技術(shù)，以及其在5G發(fā)展中的必要性。Massive MIMO可以大大的提高系統(tǒng)的頻譜效率，所以它成為了5G發(fā)展中的重要技術(shù)，成為全球的研究熱點(diǎn)。然而，導(dǎo)頻污染一直制約著Massive MIMO的性能，還需要繼續(xù)不斷挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]李艷蘋(píng)，正交頻分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)頻同步算法的研究[D].哈爾濱理工大學(xué)，2012

[2]MARZETTA T L.Noncooperative cellular wireless with unlimited numbers of base station antennas[J].IEEE Transactions on Wireless Communications，2010，9（11）：3590-3600.

[3]汪常娥，5G通信與massive MIMO天線(xiàn)技術(shù)研究[J].無(wú)線(xiàn)互聯(lián)科技，2018（7）：3-4.

作者簡(jiǎn)介：劉華（1990-），女，助教，碩士，研究方向?yàn)槲炀€(xiàn)技術(shù).