Massive MIMO天线技术的特性有哪些

发布人:红松小e 发布时间:2020-08-12 17:46:48

由于未来5G移动通信系统对传输谏率的要求要远高于现有4G移动通信系统,这就意味着使用传统的MIMO技术达不到5G移动通信系统所要求的频谱效率和功率效率。2010年,贝尔实验室 Thomas L Marzetta发表了关于 Massive MIMO(又称大规模天线阵列)技术的理论硏究成果,开辟了技术的—个新的领域,在收发两端装备超大数目的天线,从而使通信系统可以在相同的时频资源块上,同时服务几十个用户。

Massive MIMO天线技术的特性有哪些

 

Massive MIMO天线技术在传统的技术基础上,利用天线数目的优势,获得更高空间的复用增益、更高的频谱效率以及系统稳健性。 Massive MIMO系统框图如下图所示。
 

Massive MIMO系统框图
 

Massive MIMO已受到日益广泛的关注。通过增加发送端和接收端的天线数,既可以增加系统内可利用自由度的数目,又可以使信道状态矩阵呈现出统计学上的确定性,从而采用更为简单的收发算法以及价格低亷的硬件设备提升系统性能。自该技术提出以来,国内外学者在理论概述、传输方案、频谱效率、信道容量等方面展开了大量的研究。 Massive MIMO无线传输技术通过在基站侧配置 Massive MIMO天线阵列,能够同时满足多个用户的通信需求,具有充分挖掘空间维度无线资源的潜力,从而利用更多的空间无线资源来大幅度提升无线通信系统的频谱效率和功率效率,所以 Massive MIMO无线传输技术已成为5G移动通信的关键技术。下表给出了 Massive MIMO技术与传统MIMO技术对比。

Massive MIMO技术与传统MIMO技术对比

 

Massive MIMO技术的基本特征是,在基站布置数十根甚至上百根收发天线相较于传统MIMO系统中布置4根或8根天线增加了一个数量级以上,这些天线以Massive MIMO阵列的方式集中放置,分布在同一小区内的多个用户,在同一时频资源上利用基站配置 Massive MIMO天线阵列所提供的空间自由度与基站同时进行通信,提升频谱资源。在多个用户之间的复用能力、各用户链路的频谱效率以及抵抗小区间千扰的能力。因此, Massive MIMO系统频谱资源的整体利用率得到大帽提升。同时,由于基站配置 Massive MIMO天线阵列提供了分集增益和阵列增益,每个用户与基站间通信的功率效率也可以得到显著提升。
 

与传统MIMO相比, Massive MIMO系统每根发射天线功率明显降低。在基站已知信道状态信息( Channel State Information,CSI)的情况下,若基站部署Nt根天线,则用户端的天线发送功率为单天线系统的1/Nt,基站天线发送功率也可减少为;若基站未知信道状态信息,则用户发送功率为单天线系的由于每根天线的发射功率都是毫瓦级别,比传统MIMO系统小两个数量级,此时更容易控制发射器件工作在线性工作区,从而使系统收发信号峰值均比更小,因此基站端的硬件更容易实现。

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