大规模MIMO - 5G发展的基础，MIMO等几大技术讨论

　　3、大规模MIMO

　　大规模MIMO技术作为5G的一项关键技术，可利用多天线多用户空分技术成倍提升频谱效率，帮助运营商最大限度利用已有资源。

　　大规模 MIMO的基本特征是：在基站覆盖区域内配置数十根甚至数百根以上天线，较 4G系统中的4（或8）根天线数增加一个量级以上，这些天线以大规模阵列的方式集中放置。这样可带来的好处是：首先，基站覆盖范围内的多个用户可在同一时频资源上与基站同时进行通信，充分利用大规模天线配置带来的空间自由度，提升频谱效率；其次，利用大规模天线带来的分集增益和阵列增益，还可提升用户与基站通信的功率效率。

　　其实，早期提出的分布式协作网络，就已经引入了多用户MIMO的通信模式。在分布式协作网络中，处于不同地理位置的节点（分布式天线）在同一时频资源上完成与不同用户终端的通信，在提高频谱效率和功率效率的同时，也改善了小区边缘用户的性能。然而，传统的分布式天线往往会出现频谱效率和功率效率提升的“瓶颈”问题，这使得大规模MIMO在深度挖掘和利用空间维度方面独具优势。

　　当然，大规模MIMO也存在一些技术上的挑战。首先是大规模MIMO信道建模问题，目前大部分研究都假设大规模MIMO信道是独立同分布信道，但实测结果却表明，信道能量往往集中在有限的方向上；其次是导频污染问题。在TDD大规模MIMO传输方案中，各用户向基站发送正交的导频信号，基站估计上行信道后利用信道互易性来获得下行信道参数，然而，随着用户数目的增加，导频开销也随之增加，相互正交的导频就变得不再够用，这就是所谓的“导频污染”；另外，在多用户传输技术方面，如何在有限的信道信息条件下实施下行预编码和上行多用户联合接收等，都是大规模MIMO中有待解决等关键问题。

　　总之，传统的MIMO技术目前已商用并趋于成熟，而大规模MIMO技术能够更充分地利用空间维度，大幅度地提升频谱效率和功率效率，必将成为5G移动通信系统中的一颗耀眼明珠。

　　4、波束赋形技术

　　中国主导的3G国际标准TD-SCDMA有六大技术特点，其中有一项就是智能天线，在基站上布设天线阵列，通过对射频信号相位的控制，使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄，并指向它所提供服务的手机，而且能跟据手机的移动而转变方向。

　　由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务，这种新形式的无线电波束就不会干扰到其它方向的波束，从而可以在相同的空间中提供更多的通信链路。这种充分利用空间的无线电波束技术是一种空间复用技术，可以极大地提高基站的服务容量。

　　遗憾的是这项技术没有在3G时代得到应用，但在5G入网设备数量成百上千倍增加的情况下，这种波束赋形技术所能带来的容量增加就显得非常有价值，波束赋形技术很可能成为5G的关键性技术之一。

　　波束赋形技术不仅能大幅度增加容量，还可大幅度提高基站定位精度。当前的手机基站定位的精度很粗劣，这是源于基站全向辐射的模式。当波束赋型技术成功应用后，基站对手机的辐射波瓣是很窄的，这就知道了手机相对于基站的方向角，再加上通过接收功率大小推导出手机与基站的距离，就可以实现手机的精准定位了，并因此而扩展出非常多的定位增值服务。

　　5、C-RAN技术：

　　C-RAN是根据现网条件和技术进步的趋势，提出的新型无线接入网构架。C-RAN是基于集中化处理（Centralized Processing），协作式无线电（Collaborative Radio）和实时云计算构架（Real-time Cloud Infrastructure）的绿色无线接入网构架（Clean system）。其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。C-RAN的总目标是为解决移动互联网快速发展给运营商所带来的多方面挑战（能耗，建设和运维成本，频谱资源），追求未来可持续的业务和利润增长。这在5G技术发展上，会是比较属于后面的阶段。

　　6、新的调制技术：