大规模天线技术(massive-mimo)简介
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大规模天线技术
汇报人：朱嘉诚 导师：陈东华
目录
大规模天线简介
研究现状 原理介绍
massive mimo简介 • Massive MIMO，又称为large-scale MIMO。 顾名思义，就是在基站端安装几百根天线 （128根、256根或者更多），从而实现几百 个天线同时发数据。
与传统mimo的区别
良好传播： 假设快衰落系数也就是 H 中的元素 是独立分布的，0均值，单位方差 则： H GHG H H 1/ 2 1/ 2 D D D, M K M M 证明： 因为
1 H a.s. 2 1 H a.s. p p p , and p q 0, as n n n
其中：p [ p1 ... pn ]T and q [q1 ... qn ]T 且 pi
1/ 2
1 0 0 G HD 0 2 带入（1）式： 0 y pu HD1/ 2 x n k 0 由于D与m无关，矩阵D是一个对角阵， Dmk mk ,
Massive Mimo 原理介绍
（上行链路）系统模型
空间分集
图示：空间分集抗信号衰落
Massive Mimo 研究现状
兰德大学（lund university）制作的大规模天线系统
图示：左侧为复合圆柱形大规模mimo系统，装有128根天线， 这个阵列有16组对偶极化的天线组成,天线阵列的阵元间隔 为λ/2，天线阵列高约28.3 cm,直径约294cm
H
H
R来自百度文库
zf P,k
log2 (1 pu (M K )k )
谢谢
, q
2 2 p 2 i
2 q
Massive Mimo 原理介绍
（上行链路）系统模型
良好信道状态信息（perfect CSI）下的上行速率
基站收到的第k个用户发出的信号为：
rk p u a k Gx a k n
通过线性检测，使用迫零的接受方式，最终可以 得到上行的速率为：
• 与传统的MIMO相比，Massive MIMO的不同之处主要在于， 天线趋于很多（无穷）时，信道之间趋于正交。系统的 很多性能都只与大尺度相关，与小尺度无关。基站几百 根天线的导频设计要耗费大量时频资源，所以基于导频 的信道估计方式不可取。TDD可以利用信道的互易性进行 信道估计，不需要导频进行信道估计。 • 在继承传统的MIMO技术的基础上，利用空间分集Massive MIMO在能量效率，安全，鲁棒性，以及频谱利用率上都 有显著的提升。
右侧是由128根天线组成的直线形天线阵列
Massive Mimo研究现状
接受端：四个单天线用 户 发送端：采用MRT发送方 式的两种天线阵列的下 行合速率对比。
图示：下行合速率与基站天线数目
Massive Mimo 原理介绍
• （上行链路）系统模型 基站由M根天线构成，接受来自K个单天线用户的数 据，基站接受到的信号为：
y
其中：
pu Gx n
（ 1）
g mk Gmk
m 1,2,...,M
g mk hmk k ,
快衰落系数
几何衰落以及 阴影衰落系数
Massive Mimo 原理介绍
（上行链路）系统模型
g mk hmk k ,
m 1,2,..., M
在多个相关时隙内与m无关，并且是先验的。因为 k 用户和基站的距离远远大于基站天线之间的距离， 的数值随着时间变化很缓慢。所以有：
汇报人：朱嘉诚 导师：陈东华
目录
大规模天线简介
研究现状 原理介绍
massive mimo简介 • Massive MIMO，又称为large-scale MIMO。 顾名思义，就是在基站端安装几百根天线 （128根、256根或者更多），从而实现几百 个天线同时发数据。
与传统mimo的区别
良好传播： 假设快衰落系数也就是 H 中的元素 是独立分布的，0均值，单位方差 则： H GHG H H 1/ 2 1/ 2 D D D, M K M M 证明： 因为
1 H a.s. 2 1 H a.s. p p p , and p q 0, as n n n
其中：p [ p1 ... pn ]T and q [q1 ... qn ]T 且 pi
1/ 2
1 0 0 G HD 0 2 带入（1）式： 0 y pu HD1/ 2 x n k 0 由于D与m无关，矩阵D是一个对角阵， Dmk mk ,
Massive Mimo 原理介绍
（上行链路）系统模型
空间分集
图示：空间分集抗信号衰落
Massive Mimo 研究现状
兰德大学（lund university）制作的大规模天线系统
图示：左侧为复合圆柱形大规模mimo系统，装有128根天线， 这个阵列有16组对偶极化的天线组成,天线阵列的阵元间隔 为λ/2，天线阵列高约28.3 cm,直径约294cm
H
H
R来自百度文库
zf P,k
log2 (1 pu (M K )k )
谢谢
, q
2 2 p 2 i
2 q
Massive Mimo 原理介绍
（上行链路）系统模型
良好信道状态信息（perfect CSI）下的上行速率
基站收到的第k个用户发出的信号为：
rk p u a k Gx a k n
通过线性检测，使用迫零的接受方式，最终可以 得到上行的速率为：
• 与传统的MIMO相比，Massive MIMO的不同之处主要在于， 天线趋于很多（无穷）时，信道之间趋于正交。系统的 很多性能都只与大尺度相关，与小尺度无关。基站几百 根天线的导频设计要耗费大量时频资源，所以基于导频 的信道估计方式不可取。TDD可以利用信道的互易性进行 信道估计，不需要导频进行信道估计。 • 在继承传统的MIMO技术的基础上，利用空间分集Massive MIMO在能量效率，安全，鲁棒性，以及频谱利用率上都 有显著的提升。
右侧是由128根天线组成的直线形天线阵列
Massive Mimo研究现状
接受端：四个单天线用 户 发送端：采用MRT发送方 式的两种天线阵列的下 行合速率对比。
图示：下行合速率与基站天线数目
Massive Mimo 原理介绍
• （上行链路）系统模型 基站由M根天线构成，接受来自K个单天线用户的数 据，基站接受到的信号为：
y
其中：
pu Gx n
（ 1）
g mk Gmk
m 1,2,...,M
g mk hmk k ,
快衰落系数
几何衰落以及 阴影衰落系数
Massive Mimo 原理介绍
（上行链路）系统模型
g mk hmk k ,
m 1,2,..., M
在多个相关时隙内与m无关，并且是先验的。因为 k 用户和基站的距离远远大于基站天线之间的距离， 的数值随着时间变化很缓慢。所以有：