大規(guī)模mimo關(guān)鍵技術(shù)綜述

1、第五代移動通信發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)第五代移動通信發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)摘要：隨著移動通信的快速發(fā)展，頻譜資源變得越來越緊缺，如何更加有效的利用頻譜資源成為了5G亟待解決的問題。文章首先介紹了5G技術(shù)的需求及面臨的挑戰(zhàn)，然后簡述了5G系統(tǒng)的需要用到的關(guān)鍵技術(shù)，對未來無線通信系統(tǒng)的幾種潛在的關(guān)鍵通信技術(shù)，如異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、NOMA技術(shù)、毫米波通信大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）通信，給出了簡單的論述與討論。最后重點介紹了大規(guī)模MIMO的工作原理和需要克服

2、的技術(shù)難點，最后分析了其應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：5G；異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；NOMA；毫米波通信；大規(guī)模 MIMO1 第五代移動通信技術(shù)（5G）移動通信已經(jīng)深刻地改變了人們的生活，雖然，目前 4G還沒有在全球范圍內(nèi)完全運用， 但人們對更高性能移動通信的追求從未停止， 在技術(shù)和市場的雙重驅(qū)動下，業(yè)界啟動了5G技術(shù)的研究。在2012年底由歐盟啟動的“面向2020信息社會的移動與無線通信（METIS）”課題，計劃于2020年實現(xiàn)商業(yè)5G網(wǎng)絡(luò)。韓國于2013年宣

3、布成功研發(fā)出NoLA（Nomadic Local Area Wireless Access ）技術(shù)，該技術(shù)無線下載速度可以達到 3.6G/s，可作為5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)技術(shù)。中國于 2013年成立了IMT-2020推進組，作為5G推進工作的平臺，推進組旨在組織國內(nèi)各方力量、積極開展國際合作，共同推動 5G國際標準發(fā)展。這標志著全球已開始對5G技術(shù)的研發(fā)。雖然目前業(yè)界尚未對5G形成統(tǒng)一、完整的認識，但是在一些方面已經(jīng)有相對明確的觀點和看法。例如

4、：就時間范疇看，業(yè)內(nèi)多數(shù)觀點認為， 5G是一個面向信息社會需求的無線移動通信系統(tǒng)； 5G發(fā)展的另一個目標是滿足未來 1000倍及以上的流量增長需求及10Gbit/s的峰值速率和100Mbit/s的用戶速率體驗等； 5G還需要可以持續(xù)的降低網(wǎng)絡(luò)成本和能耗、 拓展業(yè)務(wù)的支持能力及提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性；同時，5G不單單只是在速度和吞度量上有大的提高和飛躍，更多的是建立一個更為完善的網(wǎng)絡(luò)， 讓用戶能全方位的體驗科技帶來的進步， 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)一體化，各類

5、設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并且網(wǎng)絡(luò)具有更強的自我檢測、自我修復(fù)能力，大大地節(jié)省人力資源，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和適應(yīng)性。比如，通過手機終端可以與家里的高清電視進行通信， 通過投影儀可以直接下載網(wǎng)絡(luò)高清影響并進行播放， 這些更為人性化的功能會讓用戶更好地享受科技進步對日常生活質(zhì)量帶來的提高和便利。- 1 -第五代移動通信發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù)在各類終端中， 智能手機對流量貢獻最大， 物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量雖大但流量占比較低。5G將解決多樣化應(yīng)用場景下差異化性能指標

6、帶來的挑戰(zhàn)，不同應(yīng)用場景面臨的性能挑戰(zhàn)有所不同，用戶的體驗速率、流量密度、時延、能效和連接數(shù)都可能成為不同場景的挑戰(zhàn)性指標。 從移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場景、 業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā)，可歸納出連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四個5G主要技術(shù)場景。從技術(shù)特征、標準演進和產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度分析，5G 存在新空口和 4G 演進空口兩條技術(shù)路線。（1）新空口路線主要面向新場景和新頻段進行全新的空口設(shè)計， 不考慮與 4G 框架的兼容，

7、 通過新的技術(shù)方案設(shè)計和引入創(chuàng)新技術(shù)來滿足 4G演進路線無法滿足的業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn), 特別是各種物聯(lián)網(wǎng)場景及高頻段需求。 （2）4G 演進路線通過在現(xiàn)有 4G 框架的基礎(chǔ)上引入增強型新技術(shù)，在保證兼容性的同時實現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)性能的進一步提升，在一定程度上滿足 5G 場景與業(yè)務(wù)需求。3 5G關(guān)鍵技術(shù)5G移動通信標志性的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在超高效能的無線傳輸技術(shù)和高密度無線網(wǎng)絡(luò) （high density wireless network） 技術(shù)，

8、 為了能夠?qū)崿F(xiàn)千倍的流量提升，需要更高的站點密度、更大的帶寬、更高的頻譜效率，對應(yīng)的技術(shù)分別是超密異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、毫米波通信和大規(guī)模MIMO技術(shù)，但這三種帶來速率提升的技術(shù)仍面臨許多亟待解決的問題。此外，基礎(chǔ)的信號波形的設(shè)計也需要考慮新的需求，對原有的OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)進行改進。網(wǎng)絡(luò)側(cè)也需要能夠兼容多種標準。下面對5G系統(tǒng)中幾種可能用到的關(guān)鍵技術(shù)作簡要介紹。3.1 異構(gòu)無線通信網(wǎng)絡(luò)隨著個人和行業(yè)的移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用快速發(fā)展， 移

9、動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將發(fā)生重要變化， 未來第五代移動通信系統(tǒng)不再是宏基站覆蓋下、 面向簡單的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)語音業(yè)務(wù)、 簡單的短信業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)， 即不能再用某項業(yè)務(wù)能力或者某個典型技術(shù)特征來簡單定義， 而是多樣化的異構(gòu)密集分布網(wǎng)絡(luò)節(jié)點覆蓋下、 面向各種服務(wù)需求的多業(yè)務(wù)、 多技術(shù)融合的新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 例如研究者們通常所稱呼的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)等。傳統(tǒng)的基于信干噪比或者接收信號強度的接入節(jié)點選擇機制將不再適用于多樣化通信節(jié)點的異構(gòu)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 為了實現(xiàn)