大规模MIMO技术PPT课件

2、接收发机设计
在上行链路中由于大量天线的存 在可以显著的降低用户的发射功 率。
在MassiveMIMO的下行链路预编
码设计中，由于基站处天线数目
的大量增加，传统的信道状态信
息（CSI）反馈模式已无法适用，
这是因为传统的CSI反馈量随着
天线数线性增加，当天线数很多
时，反馈所需的时间将会远大于
信道相干时间，所以当前的
（2）信号覆盖的维度
传统的MIMO我们称之为2D-MIMO，以8天线为例，实 际信号在做覆盖时，只能在水平方向移动，垂直方向 是不动的，信号类似一个平面发射出去，而Massive MIMO，是信号水平维度空间基础上引入垂直维度的空 域进行利用，信号的辐射状是个电磁波束。
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原理图
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大规模MIMO产生的背景
传统的MIMO技术并不能满足当代呈指数上涨的无线 数据需求，而且面临着计算复杂度高，成本高昂的 回程链路的建设，较高的延时等问题。。。
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大规模MIMO的概念
2010年底，贝尔实验室科学家Thomas L.Marzetta 研究了多小区、TDD情况下，各基站配置无限数量 天线的极端情况下的多用户mimo技术，提出了大 规模MIMO（Massive MIMO）的概念，发现了一 些与单小区、有限数量天线时的不同特征。
值得一提的是，与大规模天线形成完美匹配的是5G的另 一项关键技术--毫米波。毫米波拥有丰富的带宽，可是 衰减强烈，而大规模天线的8 波束成形正好补足了其短板。2021/3/9
大规模MIMO正在解决的
瓶颈问题
1.想要发挥所有天线的潜力，基站端需要精确的信道信 息，直观理解即需事先知道不同目标客户的位置。如何 将与用户间的这一信道信息精准地告诉每一根天线是一 件很棘手的事情。（目前最可行的方案是基于时分双工 (TDD)的上行和下行链路的信道对称性。）
例如，毫米波的传播并不遵循Rayleigh衰落模型，而
ห้องสมุดไป่ตู้
是 更倾向于视距传播或者近似视距传播，对于实现空
间 复用增益，这一点的重要性显而易见。此外，毫米
波 频率的使用意味着更高的多普勒偏移，对于一个给
定 的速度，相干时间可能更短。
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如果能够利用一些新的手段使得大规模MIMO也能 适用于FDD系统和利用大天线阵列实现稠密小区间的 干扰改善，以及利用一些新的数学工具得到Massive MIMO系统的全面基本性能极限都已成为5G无线通信 领域最具潜力的研究方向。
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三、大规模MIMO技术对5G系统的影响
1、天线单元数量 2、接收发机设计 3、天线频段
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1、天线单元数量
一个大规模MIMO系统所需的基站天线单元数量取 决于具体的情况。当多路复用层小于4时可被设为64， 当多路复用层大于8时可被设为128.
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2.为了获得上行链路信息，手机终端需向基站发送导频， 可是导频数量总是有限的，这样不可避免地需要在不同 小区复用，从而会导致导频干扰。
3.另外，很多大规模天线波束成形的算法基于矩阵求逆
运算，其复杂度随天线数量和其同时服务的用户数量上
升而快速增加，导致硬件不能实时完成波束成形算法。
快速矩阵求逆算法是攻克这9 一难题的一条途径。
Massive MIMO 技术是指基站天线数目庞大，而 用户终端采用单天线接收的通信方式，可作为目 前移动通信系统的一种平滑的过度方式，即不必 大面积更新用户的终端设备，通过对基站的改造 提高系统的频带利用率
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如何理解Massive MIMO呢？
（1）天线数
传统的TDD网络的天线基本是2天线、4天线或8天线， 而Massive MIMO指的是通道数达到64/128/256个。
大规模MIMO的优点
1.大幅度提高网络容量（基于多用户波束成形的原理）
美国莱斯大学 Argos 大规模天线 阵列原型机
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2.因为有一堆天线同时发力，由波速成形形成的信号叠 加增益将使得每根天线只需以小功率发射信号，从而避 免使用昂贵的大动态范围功率放大器，减少了硬件成本
3.在大规模天线下，得益于大数定理而产生的衰落消失， 信道变得良好，对抗深度衰弱的过程可以大大简化，因 此时延也可以大幅降低
什么是MIMO技术？
多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output， MIMO）是指在发射端和接收端分别使用多个发射天 线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个 天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利 用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增 加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的 提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下 一代移动通信的核心技术。
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放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
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MassiveMIMO系统仅考虑用于
TDD系统，利用信道互易性12交换
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信息。
3、天线频段
工作频段是天线的关键参数，随着5G高频段研究 的广泛开展，30 GHz或更高频段的毫米波通信备受关
注，该频段频谱相对宽松，可用带宽也更宽，便于实 现 容量和频谱效率的显著提升。
关于毫米波的诸多重要的问题仍然需要研究。