5G技术与应用：5G关键技术—Massive MIMO.pptxVIP

5G空口关键技术 Massive MIMO Massive MIMO MIMO：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。 Massive MIMO 在IEEE802.11n中，天线配置最多为4发4收。 IEEE 802.11ac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。 Massive MIMO Massive MIMO 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massive MIMO网络构架与组网方案 Massive MIMO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 Massive MIMO 大规模MIMO关键技术 Massive MIMO 大规模MIMO关键技术 Massive MIMO 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。 Massive MIMO 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。 Massive MIMO 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（导频污染问题） 信道测量与建模（不同场景信道） 发射机和接收机设计（降低复杂度） 天线单元及阵列设计（低能耗天线） 挑战 大规模天线被公认为5G关键技术之一