Massive MIMO已在5G网络中预商用

本刊记者|程琳琳

Massive MIMO（大规模天线）被认为是5G关键技术之一，已经在4G网络中商用，且取得了良好的测试效果。未来5G网络的特性与4G网络有所不同，频段升高、数据传输速率要求也逐渐提高，因此Massive MIMO在5G网络中的预商用势在必行。

因此运营商针对Massive MIMO展开了大规模的研究与测试工作，并已在三大运营商各自的预商用试点城市展开了相关研究部署工作。

Massive MIMO与5G相伴而行

顾名思义，Massive MIMO技术通过在基站收发信机上使用大数量（如64/128/256等）的阵列天线实现了更大的无线数据流量和连接可靠性。相比于以前的单/双极化天线及4/8通道天线，大规模天线技术能够通过不同的维度（空域、时域、频域、极化域等）提升频谱和能量的利用效率。

由于Massive MIMO性能优良，因此我国一直很重视Massive MIMO的技术进展。早在5G第一阶段试验中Massive MIMO就被作为关键技术进行了测试，华为、中兴、爱立信等厂商参与试验。3GPP也很重视Massive MIMO的标准指定工作，从R13版本开始就将支持Massive MIMO作为重要特性之一。

在近日公布的5G第三阶段测试规划中，中国信通院副院长王志勤强调了Massive MIMO的重要性，她表示，在MTNet实验室+怀柔外场，将建设超过100个基站，建成全球最完整的5G室内外一体化试验网络，并开展基于球面探头大规模MIMO OTA性能测试系统，支持5G端到端吞吐量性能的精准测试。第三阶段测试室内部分将针对多天线技术测试SUMIMO、MU-MIMO、UL MIMO的性能。

测试规划还公布了Massive MIMO研发进展。据悉，各系统设备厂家面向eMBB宏覆盖场景，研发了3.5GHz预商用/商用5G基站，主要规格为64通道、192阵子、200W功率。各系统设备厂家采用自研测试终端或第三方终端模拟器，完成了支持NSA架构的3.5GHz基站功能测试。各厂家的基站设备支持物理层基本功能，以及多天线、双连接等关键技术。

从上述描述可以看出，各设备厂商的基站设备支持多天线成为基本要求，目前5G基站设备最多支持64T64R，另外目前还没有可用的5G商用终端，测试采用的均为自研终端或者原型机，这也成为影响Massive MIMO测试效果的关键因素之一。

三大运营商Massive MIMO进展

2020年5G商用在即，时间紧任务重。三大运营商早已积极开展5G技术跟踪与测试工作。对于Massive MIMO，目前运营商主要针对Massive MIMO的覆盖提升、波束赋形等方面开展相关测试与研究，测试内容主要包括Massive MIMO波束赋形增益、用户分布对吞吐量影响、波束跟踪切换、波束鲁棒性等方面。

目前中国移动在Massive MIMO部署与预商用方面走在前列。早在2015年9月，中国移动就成功完成了世界上首个预商用4G网络的Massive MIMO部署，并于2016年率先完成第一阶段7个厂家11项5G关键技术样机测试，重点验证了Massive MIMO、高频段毫米波、新波形、新型多址、新型编码（Polar）、全双工等5G关键技术的可行性。

据中国移动2017年测试结果显示，Massive MIMO提升平均频谱效率2～3倍，小区下行频谱效率满足30bit/s/Hz需求。在100MHz带宽下，下行单用户峰值速率达2.3Gbit/s以上(是4G用户的6～10倍)，上行单用户峰值速率达388Mbit/s。在高低频双连接系统（3.5GHz频段100MHz带宽、26GHz频段800MHz带宽）中，下行单用户峰值速率达18Gbit/s+，多用户小区吞吐量可达6Gbit/s以上（14用户、28流传输），流量密度达30Mbit/s/平米，满足ITU技术指标需求。

以上为2017年的测试数据，据中国移动专家表示，针对64T64R的Massive MIMO外场测试计划于2018年下半年展开，预计2019年上半年完成。

而FDD系统上下行工作于不同的频段，发送端只能通过接收端反馈才可获得信道状态信息，随着天线数目的增加，就会引发系统反馈开销增加、系统反馈信息的准确性和及时性降低等问题。因此FDD天线数目的增加存在一定难度，Massive MIMO更容易在TDD上进行部署。相对而言，基于FDD的Massive MIMO预商用部署进展稍慢，研发进展有待提速。