發展5G通信中的大規模MIMO技術

鞠鑫哲

摘要

大規模MIMO、高頻段通信等技術都被認為是5G的潛在關鍵技術，MIMO技術就空間復用和減輕干擾，解決了服務指數增長問題，本文就大規模MIMO技術在5G通信中的發展進行探討。

【關鍵詞】5G通信 大規模MIMO技術

4G產業己在世界各國推行發展，新一代的無限移動通信技術的開發研究已經逐步開始，5G被提上舞臺，更加高效的性能和速度滿足更多用戶對數據業務的更高標準的需求。3G和4G技術主要被用于人們的日常移動寬帶業務，5G則側重于互聯，在于將龐大的業務種類和業務量融合在一起。5G技術已經基本構建完成，接下來面對的挑戰的將是物聯網、虛擬現實等不同行業的大量用戶的互聯工作。

1 大規模MIMO的研究進展

大規模MfN40技術是5G通信的核心技術之一，二者同步發展進化，全球的研究組織和運營商都將未來通信的焦點放在大規模MIMO技術上。MIMO技術結合了天線分級和時空處理技術，包含了兩者的優點，MIMO在開發時采用了多天線單元，本身就有優越的無線傳輸功能以及信號的處理技術，它處理無限通訊的效率就算沒有寬帶和功率的提升條件下，也優于其他技術的處理速度。MIMO的多天線技術有以下幾個特點，比如天線單元的間距大，和常規的天線不同的是它擁有分集功能，此外，天線的接收各方向接受范圍廣、天線的數量多。早在2010年，貝爾實驗室就提出了大規模MIMO技術這一概念，這一技術有數百根的天線，相比于4G的通信系統，天線的數量可以說是成倍增加，它們充分利用無線資源提高了通信速度，為發展移動無線通信技術提供基礎。

2 大規模MIMO技術的技術分析

2.1 信道估計

要想運行大規模MIMO技術就必須要有信道估計，信道工作受到干擾的因素很多，隨機性也高，要想大規模MIMO技術發揮最大的作用就必須對信道進行事前估計，這樣才能更加貼近實際情況，高效地發揮它的優勢。

2.2 信道模型與系統性能分析

信道模型和系統性能分析是無線通信系統設計的基石，成百上千的天線設置在基站側，大規模MIMO技術的傳輸信道的空間分辨率能夠提高。值得注意的是，將MIMO信道比作獨立同分布信道只是人們設想的一種理想狀態，實際并不是同一個東西，并且由于空間范圍有限，而數據量是巨大的，對分析結果也會有一定的影響。因此，大規模MIMO技術在實施之前必須要對實際的環境進行精確測量之后再建設具體的模型。

2.3 天線技術

大規模MIMO技術要求基站有上百條的天線配置，所以對天線技術和天線的配置方式要求也十分高。通常采用的天線配置有集中式大規模天線系統和分布式的天線系統，集中式就是指將MITVO技術需要的所有天線都集中在一個基站上，而分布式是指將天線分布在不同的節點上，這兩種方式都是以天線的個數來控制無限資源從而改善通信效率，天線數量增加對于信號的處理和計算的要求就會逐漸降價，使得線性編碼和檢測器能夠與達到最優的狀態。集中式的天線系統在于可以節省資源空間，降低其他信息對信號的干擾。

2.4 多用戶傳輸技術

多用戶傳輸技術是由于當時用戶端的不完善導致獲取信息步完整而開發的新技術，但是這種方法也存在一些缺陷，比如無法保證傳輸的確切性，因為信道的估計值會被系統誤認為是真實值進行傳輸，有的用戶僅配備了單天線，效率會比多天線的用戶降低很多。另外，大規模MUVO技術還是存在通信系統信號檢測難度大，維護工作難，用戶的信息獲取難等問題，大規模MIMO技術還需要進一步改善。

3 大規模MIMO技術對5G發展的重要性

隨著5G的迅速發展，大規模MIMO技術運用的多天線接收、系統頻譜都使5G技術有了提升，今后為了使5G通訊速度更快、范圍更廣，大規模MIMO技術是必不可少的，如果能夠更加熟練的運用MIMO技術，那么節省大量的空間資源進而提高資源的利用率就是簡單的事情了，下一步就是無線通信的發展了。

4 5G需求及面臨的挑戰

人類社會對5G的需求是不可改變的，為人類社會提供高效快捷的5G業務要求我們融合多技術的網絡系統，對大規模MIMO技術進行創新改善，5G要滿足人們的工作、休閑、交通等領域的需求，即使是在商場、火車站、機場或是其他人群密集的地方也要保證每位用戶的通信信號和速度，滿足未來更加廣泛多樣的數據業務。5G還要滲透到各種行業中，交通、醫療、工業管理等，都需要與5G結合才能滿足社會多樣化的需求以實現萬物互聯。互聯網與物聯網的發展為無線通信帶來了新的機遇和挑戰，4G顯然已經無法滿足，5G的發展勢在必行。

5 結語

5G的發展已經不可阻擋，大規模MIMO技術在無線通信中為通信技術開拓出一條新的道路，科研人員也在為能夠提供更高效迅速的通信服務而努力。但是目前我國的大規模MIMO技術還并不完善，需要解決的問題點還很多，功能的全面性還沒有完全探討出來，我們仍然需要不斷探索。

參考文獻

[1]龐雪蓮.5G中大規模MIMO技術研究[J].電子世界，2015（14）.

[2]楊中豪，喬寬.面向5G的大規模MIMO技術研究進展[J].廣東通信技術，2015（05）.

[3]尤力.高西奇大規模MIMO無線通信關鍵技術[J].中興通信技術，2014（02）.

[4]邵斌.FD-MIMO系統關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2015.

[5]李艷革.正交頻分復用系統同步算法的研究[D].哈爾濱理工大學，2012.

[6]張溫妹.多載波頻偏下分布式空時編碼系統的符號檢測和容量問題研究[D].2007.