发展5G通信中的大规模MIMO技术

鞠鑫哲

摘要

大规模MIMO、高频段通信等技术都被认为是5G的潜在关键技术，MIMO技术就空间复用和减轻干扰，解决了服务指数增长问题，本文就大规模MIMO技术在5G通信中的发展进行探讨。

【关键词】5G通信 大规模MIMO技术

4G产业己在世界各国推行发展，新一代的无限移动通信技术的开发研究已经逐步开始，5G被提上舞台，更加高效的性能和速度满足更多用户对数据业务的更高标准的需求。3G和4G技术主要被用于人们的日常移动宽带业务，5G则侧重于互联，在于将庞大的业务种类和业务量融合在一起。5G技术已经基本构建完成，接下来面对的挑战的将是物联网、虚拟现实等不同行业的大量用户的互联工作。

1 大规模MIMO的研究进展

大规模MfN40技术是5G通信的核心技术之一，二者同步发展进化，全球的研究组织和运营商都将未来通信的焦点放在大规模MIMO技术上。MIMO技术结合了天线分级和时空处理技术，包含了两者的优点，MIMO在开发时采用了多天线单元，本身就有优越的无线传输功能以及信号的处理技术，它处理无限通讯的效率就算没有宽带和功率的提升条件下，也优于其他技术的处理速度。MIMO的多天线技术有以下几个特点，比如天线单元的间距大，和常规的天线不同的是它拥有分集功能，此外，天线的接收各方向接受范围广、天线的数量多。早在2010年，贝尔实验室就提出了大规模MIMO技术这一概念，这一技术有数百根的天线，相比于4G的通信系统，天线的数量可以说是成倍增加，它们充分利用无线资源提高了通信速度，为发展移动无线通信技术提供基础。

2 大规模MIMO技术的技术分析

2.1 信道估计

要想运行大规模MIMO技术就必须要有信道估计，信道工作受到干扰的因素很多，随机性也高，要想大规模MIMO技术发挥最大的作用就必须对信道进行事前估计，这样才能更加贴近实际情况，高效地发挥它的优势。

2.2 信道模型与系统性能分析

信道模型和系统性能分析是无线通信系统设计的基石，成百上千的天线设置在基站侧，大规模MIMO技术的传输信道的空间分辨率能够提高。值得注意的是，将MIMO信道比作独立同分布信道只是人们设想的一种理想状态，实际并不是同一个东西，并且由于空间范围有限，而数据量是巨大的，对分析结果也会有一定的影响。因此，大规模MIMO技术在实施之前必须要对实际的环境进行精确测量之后再建设具体的模型。

2.3 天线技术

大规模MIMO技术要求基站有上百条的天线配置，所以对天线技术和天线的配置方式要求也十分高。通常采用的天线配置有集中式大规模天线系统和分布式的天线系统，集中式就是指将MITVO技术需要的所有天线都集中在一个基站上，而分布式是指将天线分布在不同的节点上，这两种方式都是以天线的个数来控制无限资源从而改善通信效率，天线数量增加对于信号的处理和计算的要求就会逐渐降价，使得线性编码和检测器能够与达到最优的状态。集中式的天线系统在于可以节省资源空间，降低其他信息对信号的干扰。

2.4 多用户传输技术

多用户传输技术是由于当时用户端的不完善导致获取信息步完整而开发的新技术，但是这种方法也存在一些缺陷，比如无法保证传输的确切性，因为信道的估计值会被系统误认为是真实值进行传输，有的用戶仅配备了单天线，效率会比多天线的用户降低很多。另外，大规模MUVO技术还是存在通信系统信号检测难度大，维护工作难，用户的信息获取难等问题，大规模MIMO技术还需要进一步改善。

3 大规模MIMO技术对5G发展的重要性

随着5G的迅速发展，大规模MIMO技术运用的多天线接收、系统频谱都使5G技术有了提升，今后为了使5G通讯速度更快、范围更广，大规模MIMO技术是必不可少的，如果能够更加熟练的运用MIMO技术，那么节省大量的空间资源进而提高资源的利用率就是简单的事情了，下一步就是无线通信的发展了。

4 5G需求及面临的挑战

人类社会对5G的需求是不可改变的，为人类社会提供高效快捷的5G业务要求我们融合多技术的网络系统，对大规模MIMO技术进行创新改善，5G要满足人们的工作、休闲、交通等领域的需求，即使是在商场、火车站、机场或是其他人群密集的地方也要保证每位用户的通信信号和速度，满足未来更加广泛多样的数据业务。5G还要渗透到各种行业中，交通、医疗、工业管理等，都需要与5G结合才能满足社会多样化的需求以实现万物互联。互联网与物联网的发展为无线通信带来了新的机遇和挑战，4G显然已经无法满足，5G的发展势在必行。

5 结语

5G的发展已经不可阻挡，大规模MIMO技术在无线通信中为通信技术开拓出一条新的道路，科研人员也在为能够提供更高效迅速的通信服务而努力。但是目前我国的大规模MIMO技术还并不完善，需要解决的问题点还很多，功能的全面性还没有完全探讨出来，我们仍然需要不断探索。

参考文献

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