什么是大规模mimo?

发布网友发布时间：2024-10-17 14:38

共1个回答

热心网友时间：2024-12-14 05:40

5G的迅速到来，伴随着新空口（NR）规范的挑战，设备和元器件设计人员需要深入理解各种5G无线通信测试用例的验证方法，射频性能验证的挑战也日益凸显。在5G时代，大规模MIMO（Massive MIMO）技术、波束控制和毫米波（mmWave）的使用，带来了波束管理的复杂性，同时要求测试方式从有线转向空中下载（OTA）技术，使得验证过程变得更加困难。

传统TDD天线系统通常采用2/4/8天线配置，而MIMO通道数达到64/128/256，这使得大规模MIMO具有单一能量聚焦和定点发射的特性，相位控制能力更强。大规模MIMO技术在5G、Wi-Fi、近轨卫星通信等领域有着广泛应用，提供丰富的空间自由度，支持空分多址（SDMA），提升服务质量和频谱利用率。

大规模MIMO技术的核心优势在于提供丰富的空间自由度，支持空分多址（SDMA）技术，使得基站能够利用相同的时频资源为数十个移动终端提供服务，增加到达路径的多样性，提升信号可靠性，同时提升小区峰值吞吐率、平均吞吐率，减少对周边基站的干扰，提升边缘用户平均吞吐率。

在MIMO术语中，任何具有多个发射和多个接收天线的无线系统都被称为MIMO系统。MIMO的分类包括单输入多输出（SIMO）、多输入单输出（MISO）以及多输入多输出（MIMO）系统。MIMO技术在多天线系统中通过利用空间自由度，实现信号的多径传输和空间分集，从而在不增加带宽的情况下显著提高通信容量和频谱利用率。在大规模MIMO中，通常采用线性预编码方法，如最大比发送（MRT）、零空间滤波（ZF）和最小均方误差（MMSE），以提高系统的性能。

时分复用、频率复用和码分复用等传统多址技术为无线系统设计提供了空间自由度的概念。MIMO系统通过在多对收发天线间经历不同的信道衰落，引入了多个传输通道，这与增加系统传输带宽几乎达到了相同的效果。MIMO技术的分类包括非线性预编码（如DPC）和线性预编码（如MRT、ZF、MMSE），非线性预编码在大规模MIMO中的应用受到*，因为随着基站天线数量的增加，计算复杂度激增。

随着MIMO技术的发展，MIMO系统从2D扩展到3D，引入垂直方向的波束赋形，使得信号的辐射更加定向，有效减少了不同方向上波束之间的干扰。FD-MIMO和Massive MIMO是5G中大规模天线技术的关键，FD-MIMO中提出了beamformed CSI-RS的概念，而Massive MIMO在NR标准中引入了更多的CSI-RS端口和天线数量，以提高信号的方向性和信道状态信息的反馈精度。

在大规模MIMO系统中，需要考虑三维空间中的物体带来的折射、反射和散射等影响，对多天线无线信道进行三维空间建模。传统的2D信道建模无法充分描述大规模MIMO中不同天线单元在空间位置和极化方向上的差异性，导致信号在不同反射簇到达每个天线单元时具有不同的空间特性。这种空间特性成为系统设计和性能评估的重要因素。

总结，大规模MIMO技术通过引入空间自由度，显著提高了通信系统的容量、频谱利用率和覆盖性能，特别是在5G、Wi-Fi和近轨卫星通信等领域展现出巨大潜力。随着技术的不断发展，大规模MIMO系统在复杂环境下的波束管理和干扰控制等方面面临新的挑战，需要进一步的研究和优化。