《5G技術與應用》課件項目2.4 Massive MIMO技術

模塊25G關鍵技術與新空口項目2.4MassiveMIMOMassiveMIMOMIMO：在收發(fā)兩端均配置多個天線單元，通過增加天線數(shù)量，獲得更大的信道自由度(除時域和頻域外，增加大量空域自由度)。

MIMO技術是上世紀90年代末的研究成果，2006年率先用于WiFi，隨后也用于3G系統(tǒng)(WiMAX)。如果陣元間距滿足要求，通過交叉極化和角度配置，能保證信道矩陣統(tǒng)計獨立，利用空間維度能實現(xiàn)復用和分集，支持高速數(shù)據(jù)傳輸。MIMO系統(tǒng)能有效改善傳輸可靠性、頻譜效率和能量效率。MassiveMIMO在IEEE802.11n中，天線配置最多為4發(fā)4收。IEEE802.11ac和LTE-A中，天線配置最多為8發(fā)8收。在實際應用中，由于移動終端體積、重量、功耗等限制，一般配置1-2根天線。在單用戶MIMO(SU-MIMO)系統(tǒng)中，天線數(shù)受限于終端，而在多用戶MIMO(MU-MIMO)系統(tǒng)中，可將多個用戶終端天線組合，克服天線數(shù)受限的瓶頸；在協(xié)作多點(CoMP)系統(tǒng)中，也可通過多個基站協(xié)作構建MIMO系統(tǒng)。MassiveMIMOMassiveMIMO技術原理當基站側天線數(shù)遠大于用戶天線數(shù)時，基站到各個用戶的信道將趨于正交。用戶間干擾將趨于消失，而巨大的陣列增益將能夠有效地提升每個用戶的信噪比，從而能夠在相同的時頻資源共同調(diào)度更多用戶。功能和優(yōu)勢若基站配置400根天線，在20MHz帶寬的同頻復用TDD系統(tǒng)中，每小區(qū)用MU-MIMO方式服務42個用戶時，即使小區(qū)間無協(xié)作，且接收/發(fā)送只采用簡單的MRC/MRT時，每個小區(qū)的平均容量也可高達1800Mbps。應用場景城區(qū)宏覆蓋、高層建筑、室內(nèi)外熱點、郊區(qū)、無線回傳鏈路技術方案面向異構和密集組網(wǎng)的massiveMIMO網(wǎng)絡構架與組網(wǎng)方案MassiveMIMO物理層關鍵技術大規(guī)模有源陣列天線技術大規(guī)模天線與高頻段的結合MassiveMIMO大規(guī)模MIMO關鍵技術MassiveMIMO大規(guī)模MIMO關鍵技術MassiveMIMO大規(guī)模MIMO技術優(yōu)勢提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性：波束形成(下行預編碼)獲得的電波空間指向性能抑制多徑效應、陰影效應造成的衰落，降低數(shù)據(jù)傳輸差錯率。簡化多址接入?yún)f(xié)議：基于大規(guī)模MIMO+OFDMA，子載波信道增益基本相同，可省略資源調(diào)度，減少控制開銷；支持NOMA，基站利用相同的時頻資源為特定用戶發(fā)送分離信號。MassiveMIMO大規(guī)模MIMO技術優(yōu)勢提高系統(tǒng)容量、頻譜效率和能量效率：大量基站天線能提供豐富的空間自由度，支持空分多址，基站能利用相同的時頻資源為數(shù)十個移動終端提供接入服務；利用波束形成技術使發(fā)送信號具有良好的指向性，空間干擾??；利用天線增益降低發(fā)射功率、提高系統(tǒng)能效、減小電磁污染。降低硬件成本，提高系統(tǒng)魯棒性：大規(guī)模MIMO總發(fā)射功率固定，單根天線的發(fā)射功率很小，選用低成本功放即可滿足要求；由于基站天線數(shù)量大，部分陣元故障不會對通信性能造成嚴重影響。MassiveMIMO何為大規(guī)模天線：大量天線為相對少的用戶提供同傳服務系統(tǒng)容量10倍100倍能量效率發(fā)射能量

系統(tǒng)容量和能量效率大幅度提升上行和下行發(fā)射能量都將減少用戶間信道正交，干擾和噪聲將被消除信道的統(tǒng)計特性趨于穩(wěn)定優(yōu)勢信道狀態(tài)信息獲?。▽?/p>