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5G无线知识，从“大规模MIMO”开始

本期干货讲解5G无线里面的重要知识：大规模MIMO,即多输入多输出 。 它是开启5G用户体验的关键技术之一！
如果 ， 你也不是很了解 。 那就跟随本期主题 ， 一起学习大规模MIMO吧 。
1、大规模MIMO是什么？大规模MIMO ， 英文全称是：Massive Multiple Input Multiple Output 。 因为它的英文名实在是太长了 ， 于是简称为“Massive MIMO” 。 它的中文名呢 ， 也就是英文翻译过来的 ， 叫：大规模多路输入多路输出 。 为了方便 ， 于是都直接叫“大规模MIMO”
起源：大规模MIMO无线通信初步构想最早是由贝尔实验室Marzetta博士于2009年提出的 。 而我们今天所讲的大规模MIMO并不是一项全新的技术 ， 它是在MIMO技术上的拓展和延伸 。 【MIMO在4G时代已被广泛应用】区别于传统4G MIMO的最多8天线通道 ， 大规模MIMO在5G中实现16/32/64通道 。
5G无线知识，从“大规模MIMO”开始文章插图
2、大规模MIMO技术其实大规模MIMO就是大量天线的波束赋形 。 【解释：波束赋形 ， 就是根据特定场景自适应的调整天线阵列的辐射图的一种技术】可能看了解释的小伙伴还是有点云里雾里的 ， 那么 ， 我们就接着细讲一下 ， 波束赋形！
【5G无线知识，从“大规模MIMO”开始】波束赋形：通过移动设备和网络基站上的先进天线技术 ， 能将无线信号聚集到特定方向 ， 而不是扩散到广域中 。 就像手电筒与激光笔之间的区别 ， 前者可以照亮整个屋子里的人 ， 后者则可以持续指向或追踪单个用户 。
5G无线知识，从“大规模MIMO”开始文章插图
随MIMO系统中天线数量的增加 ， 波束成形就变成了“3D波束成形” 。 3D波束成形技术可生成面向用户的水平和垂直的波束 ， 以此提高所有用户的数据传输速率和容量 ， 包括位于高层建筑顶层的用户 。
5G无线知识，从“大规模MIMO”开始文章插图
借助移动终端的反馈 ， 波束能够找到空间中的任意一个点 。 因此 ， 无论用户是在街上还是在建筑物的不同楼层之间移动 ， 都能够通过聚集的波束连接到网络 。 此外 ， 细长的直射波束还可降低不同方向上波束之间的干扰 。
5G无线知识，从“大规模MIMO”开始文章插图
3、大规模MIMO优点（1）更精确的3D波束赋形 ， 提升终端接收信号强度 。
不同的波束都有各自非常小的聚焦区域 ， 用户始终处于小区域内的最佳信号区域 。
（2）同时同频服务更多用户 ， 提高网络容量 。
由于在覆盖空间中对不同用户可形成独立的窄波束覆盖 ， 使得天线系统能够同时传输不同用户的数据 ， 从而可以数十倍地提升系统吞吐量 ， 提高网络容量 。
（3）有效减少小区间的干扰
天线的波束非常窄 ， 并能精确地为用户提供覆盖 。 故可大大减少对领区的干扰 。
（4）更好的覆盖远端或近端的小区
波束在水平和垂直方向上的自由度可以带来连续覆盖上的灵活度和性能优势 。
*传知学院在此感谢参考文献的贡献者 ， 并向通信人表示崇高的敬意 。
参考文献：
[1] 李东儒. 5G多天线系统的波束管理研究[D]. 北京: 北京邮电大学, 2019.
[2] 吕智煊. 多波束基站天线的应用研究[D]. 广州：华南理工大学 ， 2018.
[3] 中兴文档.大规模MIMO自述,2019.
[4] ualcomm中国.揭秘5G大规模MIMO,2019.


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