Massive MIMO系统讨论

hxd840627

    多天线技术经历了从无源到有源，从二维(2D)到三维(3D)，从高阶MIMO到大规模阵列的发展，将有望实现频谱效率提升数十倍甚至更高，是目前5G技术重要的研究方向之一。 由于引入了有源天线阵列，基站侧可支撑的协作天线数量将达到128根。此外，原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列，形成新颖的3D-MIMO技术，支撑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。
        Massive MIMO信道研究现状  通信中的任何一种传输体制，信号都是经历传播信道到达接收端，只有分析和掌握信道的特点与实质，才能针对存在的问题提出解决方案，以提高通信系统的有效性、可靠性和安全性。  因此，准确认知无线信道衰落特征是无线通信系统研究的先决条件： （1）只有在充分研究和了解所设计系统的信道特性后，才能采取与之相适应的各种物理层技术，如最佳的调制方式、编码交织方式和均衡器的设计等，这些理论上性能分析和数学闭式推导必须有一个可信的信道模型，越接近于真实传播环境的信道模型所推导出的性能理论结果越接近于实际系统的性能表现，从而使理论分析的结果更加具有现实的引导意义。  （2）在无线传输新技术提出后标准化阶段，各方都需要对各待选方案综合测评。统一、可靠和准确的信道模型直接决定了仿真结果公平性和可信性。  
        Massive MIMO信道测量  研究无线信道的传播特性时，最直接有效的方法就是实地的信道测量。测量中获取的信道数据可以准确的反映出信道的传播特性，进一步从中提取出准确的信道模型．准确认知Massive MIMO系统的传播特性是大规模多天线系统设计、算法优化和未来网络构建的基础。  Massive MIMO技术是最近３年兴起的研究技术，现国际上主要有３个研究团队开展相关研究，分别是瑞典linkping大学larsson教授团队，印度科学理工学院Chocha教授团队，美国Rice大学教授团队，他们分别从信号处理关键技术、性能分析、天线设计和原型机等方面对Massive MIMO相关技术展开了卓有成效的研究。  对于Massive MIMO系统传播特性的研究，现处于起步阶段．前期的“准Massive MIMO”信道测量活动中，使用的天线数量相对较少，测量使用了１２副发射天线和15副接收天线，工作频点是1.95GHz，激励信号带宽30kHz，其中主要研究了室内强LOS和弱LOS场景下的传播特性，包括了信道空间相关性对     III  MIMO信道容量的影响。使用16*16天线阵列开展了2.11GHz频段的室外信道测量，分析到达角和多普勒特征．上述测量活动是窄带信号的信道测量。  
       信道容量  在传统MIMO系统中，对于分别配有n𝑙根发射天线和n𝑡根接收天线的MIMO信道，发射端在不知道传输信道状态信息的条件下，当信道的幅度固定，信道容量可写成幅度固定，信道容量可写成：    从信道传播特性和大规模多天线无线信道及容量特性研究矩阵论原理看，传播信道存在极端特殊情况。当多天线信道中仅存在直射径（LOS）时：信道矩阵H的奇异值集合中仅一个元素不为０，其余元素全为０；当多天线信道为富散射环境时，信道矩阵H的奇异值集合中的所有元素均相等。
        Massive MIMO有望成为未来第五代移动通信的关键技术。目前，国内外学术界和产业界对于该技术正开展相关研究和性能评估。无线信道是通信系统研究和优化的基础，它为通信系统设计和原型机开发提供理论基础。