大规模MIMO无线通信关键技术

大规模MIMO无线通信关键技术
摘要：为了使无线通信系统的功率效率和频谱效率得到进一步的提高，大规模MIMO，无线通信技术得到了广泛的应用。

积极发展大规模MIMO无线通信，是
时代的大势所趋，其能够进一步满足未来，移动通信的应用需求。

本文探讨了大
规模MIMO无线通信关键技术的发展背景，对大规模MIMO无线通信的几个关键
技术进行了简要的分析，并探讨了该技术的应用前景。

关键词：关键技术；大规模MIMO；无线通信；发展前景
一、大规模MIMO无线通信技术的现状分析
大规模MIMO无线通信技术自发展以来，我们从它的发展过程中就可以看出
它的优势，这些优势能弥补过去蜂窝网络的不足，这样这项技术就成了万人瞩目
的焦点，这项技术的发展和应用也就成了很多企业共同关心的话题，因为这项技
术的发展对企业的发展来说也是很重要的。

大规模MIMO无线通讯技术增强了系
统的可靠性，提高了频谱效率，这样巨大的优势使得这项技术成为很多学者共同
关心的话题。

现阶段，这项技术的应用已经很广泛了，我们对5G技术的研究正
在如火如荼的进行，并取得了很大进展，对5G技术的研究让我们更清楚的看到
了大规模MIMO无线通信技术的优势和未来发展的潜力。

随着信息技术的发展，
大规模MIMO无线通信技术必将会获得更大的发展，将来这项技术的应用一定会
更加广泛，我们对这项技术的研究也不会停止。

虽然说大规模MIMO技术存在很
大的优势，但是在发展的过程中也遇到了很多问题，我们必须解决这些问题并且
优化，这样这项技术才能更加健康的发展，并给我们企业的发展和社会的发展带
来福音。

二、未来大规模MIMO无线通信技术的优势
大规模MIMO无线通讯技术在将来一定会获得长远的发展，这对我们的社会
发展来说很重要，对企业的发展也起到促进作用。

我们就来说一下大规模MIMO
无线通讯技术的优势，前面我们已经说过MIMO无线通讯技术与过去蜂窝网络的
优势，相比于大规模MIMO无线通讯技术，MIMO无线通讯技术就要自惭形秽了，因为大规模MIMO无线通讯技术相当于MIMO无线通讯技术的集合，功能将更加
强大，优势也会更加明显。

相比MIMO无线通信技术，大规模MIMO无线通信技
术不仅是表面上天线数量多了，还有很多更加可观的优势，比如说：提高发射效
率和能量传输效率，而且更加符合我们绿色社会的理念，在环保这方面也有一定
的贡献。

在基站，我们可以配置更多的低功率天线阵列，这样就可以改变过去小
区覆盖的模式，对提高系统性能很有帮助，系统容量和频谱效率都会获得很大提升，这样我们的信息在传输的过程中就会更加安全。

当天线的数量大于用户的数
量时，预编码机制将会被应用，这样就会产生更大的优势，噪声、干扰和误差的
问题都会被消除。

在将来的发展过程中，TDD系统信道互易性大大降低了导频开销，为我们大规模MIMO技术的实现提供了更大的发展空间，这样我们的大规模MIMO无线通讯技术在将来的发展会更加光明、更加可靠。

三、大规模MIMO无线通信的关键技术
3.1系统性能、信道模型分析技术
无线通信系统设计的基础就是系统性能和新的模型分析。

以大规模MIMO无
线通信环境为背景，将大规模的阵列天线设置的基站侧。

当前国际范围内针对大
规模MIMO信道进行的理论研究和实践成果相对较少。

而且现有的研究成果也往
往将大规模MIMO信道作为IID信道来进行研究，但事实上二者存在较大的差异，
这也导致现有的分析结果具有一定的局限性。

为了给传输系统的功率效率、频谱、优化设计，提供一定的数据支持，必须
对信道容量进行精确的表征，从而对信道容量受到各种信道特性的影响进行解释。

根据现有的研究成果，大规模MIMO系统中的瓶颈问题往往被认为是导频污染。

但是事实上如果理想信道的假设能够成立，要解决导频污染问题只需联合多个基
站进行统计编码即可，与此同时，各基站之间也可以联合进行导频调度。

3.2信道状态信息的获取技术
要实现自适应传输和信号检测，就必须实现信道估计，才能保障大规模
MIMO无线传输的性能。

贝尔实验室针对TDD模式上下行信道互异性提出了相应
的传输方案，也就是各个用户都将正交的导频信号发送到基站，而基站能够获得
上行链路的信道参数估计值，以及下行链路的信道传输估计值，从而可以进行下
行预编码传输和上行检测。

针对FDD模式，有研究者又提出了联合空分复用的传输方案，该方案能够使
获取信道状态信息的开销得到降低，从而在FDD模式下获取大规模M无线通信
的信道信息。

3.3多用户传输技术分析
怎样对多用户上下传输系统进行优化设计以及确保多用户空间无限资源共享
的实现，这些问题与用户端和基站侧可以获取的信道状态信息具有一定关系。

用
户端和基站侧在大规模MIMO系统中往往很难将完整性的瞬时状态信息获得，这
就表明与现有的MIMO传输技术相比，大规模的MIMO传输技术存在着较大的差异。

在相关的报道中，贝尔实验室提出的方案是大多数基本传输方案的蓝本，通
过对TDD系统上下行信道和上行链路正交导频的利用，基站侧就能够将多用户上
下行信道参数值获得，假定得到的信道参数估计值为真实值，这时候基站侧就能
够以此为根据进行下行预编码传输以及上行接收处理。

基站侧在该传输方案中可
以将信道估计值作为真实值，从而进行上下行传输，但是却无法保证传输的鲁棒性。

单独的用户只能够对单根天线进行配置，而且系统中如果具有较少的用户数
量时，其整体上仍然具有较低的频谱效率，下行链路的预编码传输以及上行线路
的信号检测等各项工作都与高维矩阵求逆运算具有密切关系，系统具有较高的复
杂程度。

在获取瞬时信道信息的时候，所有的FDD系统中的用户都面临着较大的
困难，因此具有较为严重的FDD系统的适用性问题。

如何解决获取信道信息的问题，而且在基站侧只知道少数信道信息的情况下如何实现低复杂度、高鲁棒性、
高性能的大规模MIMO无线传输，这是一个急需解决的问题。

四、MIMO技术应用前景分析
现阶段在固定的无线接入网中已经广泛的应用到了MIMO技术，在第三代移
动通信标准中，已经采用了MIMO技术，其能够对MIMO空间分集的优势进行利用，从而进一步的提升系统的性能。

在WCDMA协议中一共包括六种分集发射的
方法，其分别是站点选择分集发射模式、软切换中的分集发射模式、两种闭环分
集发射模式、时间切换分集发射模式、空时分集发射模式。

在基站中一共包括两
个发送天线，可以通过正交码对基站天线到手机的信号进行区分。

除此之外，在
3GPP的下行链路接人方案中也运用了MIMO天线系统，在发送方和接收方两个
方面该系统都具有多副天线。

国际电信联盟在将第四代移动通信标准制定出来之后，与3G的信息传输级
数相比，4G移动通信技术具有高出一个等级的信息传输级数。

超过通用移动通信系统的数据率属于对高速数据率连接起到支持作用的一种非常理想的模式，其可
以达到100Mbit/s以上的上网速度。

选择5MHz带宽在高速移动的情况下就能够
达到20Mbit/s的传输速率，因此4G的最佳选择之一就是结合OFDM和MIMO。

结语
综上所述，大规模MIMO无线通信技术是信息技术发展的产物，它改善了原
来蜂窝网络的缺点，对我们的社会发展和人们的日常生活都会有很大的影响，所
以我们要加大这方面的研究。

我们在研究的过程中也遇到了很多的问题和困难，
我们要找到解决这些问题的办法，这样我们的大规模MIMO无线通信技术才能更
好的发展，我们的信息传输速度才会越来越快，我们的企业和社会才能因此受益。

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