Massive MIMO天线技术的优势

发布人:红松小e 发布时间:2020-08-13 14:32:58

之前我们介绍过 Massive MIMO天线技术的特性,本文再来介绍一下它的优势有哪些,结合目前国内外学者对 Massive MIMO的研究成果, Massive MIMO的优势特点主要包括以下4个方面

Massive MIMO天线技术的优势

 

1、 Massive MIMO能够提升系统容量及能量效率
 

Massive MIMO在基站侧装配了大量的天线,因此可以在基站与用户之间形成多条独立传输的数据链路,因此可以获得更大的空间复用增益。Massive MIMO系统的空间分辨率与现有MIMO系统相比能够显著提高,它能深度挖掘空间维度资源,使基站覆盖范围内的多个用户可以在同一时频资源内,利用Massⅳe MIMO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,从而在不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提髙频谱效率。此外,基站侧采用分集发送,即利用多根天线向同一用户发送相同的数据,目标用户端接收到的不同数据流的信号进行相千叠加增加了期望信号的强度,其余用户端接收到的不同数据流的干扰信号可以相互抵消降低了干扰影响。
 

2、 Massive MIMO能够降低空中接口的时延
 

无线通信系统的性能通常受限于无线传播环境中的信道衰落,无线信道的衰落特性使接收端接收到的信号功率有时会很微弱,发生这种现象的原因是当信号从基站端经过多个不同的路径抵达用户终端时,不同路径的信号有可能会发生抵消现象。
 

无线信道的衰落特性使建立—个低处理时延的通信链路变得很困难,如果一个用户终端刚好处于信道衰落的区间,用户的数据可能迟迟无法发送或接收,用户可能需要消耗更多的资源和使用更多的时间来传递用户信息,这造成了极差的用户体验。
 

Massive MIMO可以依赖多个天线来抵消衰落对系统的影响,因为当基站天线数目较大时,信道衰落将在多个天线的叠加下趋于稳定,从而实现一个低时延的通信链路。
 

3、 Massive MIMO简化了多址接入的过程
 

由于 Massive MIMO的天线数目较多,信号在频域上的波动相比传统MIMO不明显,每个载波收到的信道增益将变得趋于致,这使传统中的频域调度不再成为必要,调度的增益将主要来自多用户增益,而不是频娀选择性增益。在系统设计上,每个用户终端都可以占据所有的带宽来传输信号,这就极大地简化了物理层的控制信令设计,从而使多址接入的控制更加简单便捷。
 

4、提高系统鲁棒性
 

采用 Massive MIMO天线阵列,通常可以利用多根天线为同一用户进行服务,因此可以利用多径效应,在接收端利用信号合并对噪声、干扰、硬件噪声等进行合并抵消,从而消除传输过程中眢种不确定性的影响,也可以避免人为干扰,整体上提升了信息传输的可靠性和有效性。同时,传统系统对于射频链路的线性特征及放大器精度的要求极高,往往系统某一部分的故障将导致系统整体崩溃。而 Massive MIMO天线单元众多,部分天线单元出现故障不影响整体性能,增强了系统的鲁棒性。由于天线数目远大于UE数目,系统具有很高的空间自由度,信道矩阵形成一个很大的零空间,很多干扰均可置于零空间内,使系统具有很強的抗千扰能力。当基站夭线数目趋于无穷时,加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响都可以忽略不计。
 

此外,更多的基站天线数目提供了更多的选择性和灵活性,系统具有更高的应对突发问题的能力。在民用无线通信领域,信号干扰器正逐渐成为一个严重的公共安全问题,这些信号千扰器造价便宜,某些时候会对正常的通信系统造成严重的千扰。
 

由于频谱资源的稀缺,通过扩展信号的频率来处理这类问题不太可行,要想提高系统的鲁棒性, Massive MIMO行的办法,其原因在于 Massive MIMO有足够的天线自由度能够用来抵消干扰信号。如果Massⅳe MIMO利用上行导频来估计信道信息的话,对导频信号本身的干扰将会是一个重大的问题,此时可使用一些联合信道估计算法及优异的编解码策略处理这种问题。

红松