5G通信关键技术解密.docx

5G的关键技术无线接入部分大规模MIMO 技术MIMO技术将传统的时域、频域、码域三维扩展为了时域、频域、码域、空域四维，新增纬度极大的提高了数据传输速率。随着天线能力和芯片处理能力的增强，目前MIMO技术从2*2MIMO发展为了8*8MIMO，从单用户MIMO发展为了多用户MIMO和协作MIMO。目前MIMO技术的新进展包括三个方面：从无源到有源，从二维(2D)到三维(3D)，从高阶MIMO到大规模阵列。有源天线系统（AAS）在天线系统中集成射频电路功能，从而提高能量效率，降低系统的功耗；提高波束赋行能力，进一步提高系统的容量性能；降低站址维护和租赁费用：3D MIMO支持多用户波束智能赋型，减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖性能。大规模阵列MIMO提供了更强的定向能力和赋形能力：多维度的海量MIMO技术，将显著提高频谱效率，降低发射功率，实现绿色节能，提升覆盖能力，而如今大规模MIMO仍旧面临一些问题，如大规模天线信道测量与建模、阵列设计与校准、导频信道、码本及反馈机制、天线的规模尺寸、实际工程安装和使用场景等问题，这些问题的探讨和成果会成为未来5G的重要发展方向。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------___________________________________________________________________________MIMO技术已经广泛应用于WIFI、LTE等。理论上，天线越多，频谱效率和传输可靠性就越高。大规模MIMO技术可以由一些并不昂贵的低功耗的天线组件来实现，为实现在高频段上进行移动通信提供了广阔的前景，它可以成倍提升无线频谱效率，增强网络覆盖和系统容量，帮助运营商最大限度利用已有站址和频谱资源。我们以一个20平方厘米的天线物理平面为例，如果这些天线以半波长的间距排列在一个个方格中，则：如果工作频段为3.5GHz，就可部署16副天线；如工作频段为10GHz，就可部署169根天线。。。。。3D-MIMO技术在原有的MIMO基础上增加了垂直维度，使得波束在空间上三维赋型，可避免了相互之间的干扰。配合大规模MIMO，可实现多方向波束赋型。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________多天线技术作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段, 已经应用于多种无线通信系统, 如3G 系统、LTE、LTE-A、WLAN 等. 根据信息论, 天线数量越多, 频谱效率和可靠性提升越明显. 尤其是, 当发射天线和接收天线数量很大时, MIMO 信道容量将随收发天线数中的最小值近似线性增长.因此, 采用大数量的天线, 为大幅度提高系统的容量提供了一个有效的途径. 由于多天线所占空间、实现复杂度等技术条件的限制, 目前的无线通信系统中, 收发端配置的天线数量都不多, 比如在LTE 系统中最多采用了4 根天线, LTE-A 系统中最多采用了8 根天线[4]. 但由于其巨大的容量和可靠性增益, 针对大天线数的MIMO 系统相关技术的研究吸引了研究人员的关注, 如单个小区情况下, 基站配有大大超过移动台天线数量的天线的多用户MIMO 系统的研究等[5]. 进而, 2010 年, 贝尔实验室的Marzetta研究了多小区、TDD (time division duplexing) 情况下, 各基站配置无限数量天线的极端情况的多用户MIMO 技术, 提出了大规模MIMO (large scale MIMO, 或者称Massive MIMO) 的概念[6],发现了一些与单小区、有限数量天线时的不同特征. 之后, 众多的研究人员在此基础上研究了基站配置有限天线数量的情况[7]. 在大规模MIMO 中, 基站配置数量非常大(通常几十到几百根, 是现有系统天线数量的1_2 个数量级以上) 的天线, 在同一个时频资源上同时服务若干个用户. 在天线的配置方式上, 这些天线可以是集中地配置在一个基站上, 形成集中式的大规模MIMO, 也可以是分布式地配置在多个节点上, 形成分布式的大规模MIMO. 值得一提的是, 我国学者在分布式MIMO 的研究一直走在国际的前列[8_10].大规模MIMO 带来的好处主要体现在以下几个方面: 第一, 大规模MIMO 的空