發(fā)展5G通信中的大規(guī)模MIMO技術(shù)

鞠鑫哲

摘要

大規(guī)模MIMO、高頻段通信等技術(shù)都被認(rèn)為是5G的潛在關(guān)鍵技術(shù)，MIMO技術(shù)就空間復(fù)用和減輕干擾，解決了服務(wù)指數(shù)增長問題，本文就大規(guī)模MIMO技術(shù)在5G通信中的發(fā)展進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】5G通信 大規(guī)模MIMO技術(shù)

4G產(chǎn)業(yè)己在世界各國推行發(fā)展，新一代的無限移動(dòng)通信技術(shù)的開發(fā)研究已經(jīng)逐步開始，5G被提上舞臺(tái)，更加高效的性能和速度滿足更多用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的更高標(biāo)準(zhǔn)的需求。3G和4G技術(shù)主要被用于人們的日常移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，5G則側(cè)重于互聯(lián)，在于將龐大的業(yè)務(wù)種類和業(yè)務(wù)量融合在一起。5G技術(shù)已經(jīng)基本構(gòu)建完成，接下來面對的挑戰(zhàn)的將是物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等不同行業(yè)的大量用戶的互聯(lián)工作。

1 大規(guī)模MIMO的研究進(jìn)展

大規(guī)模MfN40技術(shù)是5G通信的核心技術(shù)之一，二者同步發(fā)展進(jìn)化，全球的研究組織和運(yùn)營商都將未來通信的焦點(diǎn)放在大規(guī)模MIMO技術(shù)上。MIMO技術(shù)結(jié)合了天線分級(jí)和時(shí)空處理技術(shù)，包含了兩者的優(yōu)點(diǎn)，MIMO在開發(fā)時(shí)采用了多天線單元，本身就有優(yōu)越的無線傳輸功能以及信號(hào)的處理技術(shù)，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(yōu)于其他技術(shù)的處理速度。MIMO的多天線技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)，比如天線單元的間距大，和常規(guī)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(shù)量多。早在2010年，貝爾實(shí)驗(yàn)室就提出了大規(guī)模MIMO技術(shù)這一概念，這一技術(shù)有數(shù)百根的天線，相比于4G的通信系統(tǒng)，天線的數(shù)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(fā)展移動(dòng)無線通信技術(shù)提供基礎(chǔ)。

2 大規(guī)模MIMO技術(shù)的技術(shù)分析

2.1 信道估計(jì)

要想運(yùn)行大規(guī)模MIMO技術(shù)就必須要有信道估計(jì)，信道工作受到干擾的因素很多，隨機(jī)性也高，要想大規(guī)模MIMO技術(shù)發(fā)揮最大的作用就必須對信道進(jìn)行事前估計(jì)，這樣才能更加貼近實(shí)際情況，高效地發(fā)揮它的優(yōu)勢。

2.2 信道模型與系統(tǒng)性能分析

信道模型和系統(tǒng)性能分析是無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基石，成百上千的天線設(shè)置在基站側(cè)，大規(guī)模MIMO技術(shù)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(dú)立同分布信道只是人們設(shè)想的一種理想狀態(tài)，實(shí)際并不是同一個(gè)東西，并且由于空間范圍有限，而數(shù)據(jù)量是巨大的，對分析結(jié)果也會(huì)有一定的影響。因此，大規(guī)模MIMO技術(shù)在實(shí)施之前必須要對實(shí)際的環(huán)境進(jìn)行精確測量之后再建設(shè)具體的模型。

2.3 天線技術(shù)

大規(guī)模MIMO技術(shù)要求基站有上百條的天線配置，所以對天線技術(shù)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(guī)模天線系統(tǒng)和分布式的天線系統(tǒng)，集中式就是指將MITVO技術(shù)需要的所有天線都集中在一個(gè)基站上，而分布式是指將天線分布在不同的節(jié)點(diǎn)上，這兩種方式都是以天線的個(gè)數(shù)來控制無限資源從而改善通信效率，天線數(shù)量增加對于信號(hào)的處理和計(jì)算的要求就會(huì)逐漸降價(jià)，使得線性編碼和檢測器能夠與達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。集中式的天線系統(tǒng)在于可以節(jié)省資源空間，降低其他信息對信號(hào)的干擾。

2.4 多用戶傳輸技術(shù)

多用戶傳輸技術(shù)是由于當(dāng)時(shí)用戶端的不完善導(dǎo)致獲取信息步完整而開發(fā)的新技術(shù)，但是這種方法也存在一些缺陷，比如無法保證傳輸?shù)拇_切性，因?yàn)樾诺赖墓烙?jì)值會(huì)被系統(tǒng)誤認(rèn)為是真實(shí)值進(jìn)行傳輸，有的用戶僅配備了單天線，效率會(huì)比多天線的用戶降低很多。另外，大規(guī)模MUVO技術(shù)還是存在通信系統(tǒng)信號(hào)檢測難度大，維護(hù)工作難，用戶的信息獲取難等問題，大規(guī)模MIMO技術(shù)還需要進(jìn)一步改善。

3 大規(guī)模MIMO技術(shù)對5G發(fā)展的重要性

隨著5G的迅速發(fā)展，大規(guī)模MIMO技術(shù)運(yùn)用的多天線接收、系統(tǒng)頻譜都使5G技術(shù)有了提升，今后為了使5G通訊速度更快、范圍更廣，大規(guī)模MIMO技術(shù)是必不可少的，如果能夠更加熟練的運(yùn)用MIMO技術(shù)，那么節(jié)省大量的空間資源進(jìn)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(fā)展了。

4 5G需求及面臨的挑戰(zhàn)

人類社會(huì)對5G的需求是不可改變的，為人類社會(huì)提供高效快捷的5G業(yè)務(wù)要求我們?nèi)诤隙嗉夹g(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對大規(guī)模MIMO技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改善，5G要滿足人們的工作、休閑、交通等領(lǐng)域的需求，即使是在商場、火車站、機(jī)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(hào)和速度，滿足未來更加廣泛多樣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。5G還要滲透到各種行業(yè)中，交通、醫(yī)療、工業(yè)管理等，都需要與5G結(jié)合才能滿足社會(huì)多樣化的需求以實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為無線通信帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，4G顯然已經(jīng)無法滿足，5G的發(fā)展勢在必行。

5 結(jié)語

5G的發(fā)展已經(jīng)不可阻擋，大規(guī)模MIMO技術(shù)在無線通信中為通信技術(shù)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(wù)而努力。但是目前我國的大規(guī)模MIMO技術(shù)還并不完善，需要解決的問題點(diǎn)還很多，功能的全面性還沒有完全探討出來，我們?nèi)匀恍枰粩嗵剿鳌?/p>

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