跟着无线通讯技能的不断开展，高速数据事务以及无处不在接入的需求正呈现出一种爆破式的添加。依据预测到2020年，事务量将为现在事务量的1000倍，依据此，需求进步宽带无线接入网的才能，习惯未来用户事务需求。
针对宽带无线接入的需求，现在欧盟、我国、日本、美国等均启动了第五代移动通讯体系的需求与要害技能研讨。从2G/3G到4G，每一代体系的更新，都伴跟着新技能的更新，都是为了处理其时最首要的需求。5G(后4G)年代，小区越来越密布，对容量、耗能和事务的需求越来越高。进步网络吞吐量的首要手法包含，进步点到点链路的传输速率、扩展频谱资源、高密度布置的异构网络;关于高速开展的数据流量和用户对带宽的需求，现有4G蜂窝网络的多天线技术(8端口MU-MIMO、CoMP)很难满意需求。最近的研讨标明，在基站端选用超大规模天线阵列(比方数百个天线或更多)能够带来许多的功能优势。这种基站选用大规模天线阵列的MU-MIMO被称为大规模天线阵列体系(Large Scale Antenna System，或称为Massive MIMO)。
本文旨在介绍5G中要害技能之一，Massive MIMO的现状以及在体系仿真中最重视的研讨点。
运用场景
天线会集装备的Massive MIMO首要运用场景有城区掩盖、无线回传、市郊掩盖、部分热门。其间城区掩盖分为宏掩盖和微掩盖(例如高层写字楼)两种。无线回传首要处理基站之间的数据传输问题，特别是宏站与Small Cell之间的数据传输问题，市郊掩盖首要处理偏远地区的无线传输问题，部分热门首要针对大型赛事、演唱会、商场、露天聚会、交通枢纽等用户密度高的区域。
考虑到天线标准、装置等实践问题，分布式天线也有用武之地，要点需求考虑天线之间的协作机制及信令传输问题。大规模天线未来首要运用场景能够从室外宏掩盖、高层掩盖、室内掩盖这三种首要场景区分。
研讨方向
Massive MIMO，又称为large-scale MIMO。望文生义，便是在基站端装置几百根天线(128根、256根或许更多)，然后完结几百个天线一起发数据。
在沿袭现有的LTE体系MAC+PHY的结构下，Massive MIMO的物理层研讨的方向首要包含：基站天线架构规划、基站端预编码、基站端信号检测、基站端信道估量、操控信道功能改善(见表1)。
天线阵元大幅添加，需求扩展到二维平面/曲面或三维阵列。是全向天线(球形)，或许是一个面阵天线(面板型)，仍是如我国移动所提出的“和”之类的异形状况?一起，因为天线数较多，满意隔离度的天线标准或许较大，因而较高频段(>5GHz)的运用也是研讨课题之一。
天线数增多，一起带来了天线外形标准的增大，传统以平面波办法进行信道的建模关于近场误差就会变得较大，适宜的信道建模办法也是需求重视的问题之一。
此外，MIMO所要用的有源天线transever形式，在LTE中现已有所运用。
跟着天线数的增多，Massive MIMO的功能将会趋于陡峭，此刻能够运用多用户复用(Multi-User MIMO,MU-MIMO)。MU-MIMO技能的中心是预编码。现有的预编码技能首要是：MRT、ZF以及DPC。这些技能中，DPC被认为是最优的，MRT功能最差，ZF居中。寻觅适宜的预编码算法也十分重要，一般在工程中运用ZF，是否能有复杂度和功能兼备的新的预编码算法是物理层最要害的问题之一。
与传统的MIMO比较，Massive MIMO的不同之处首要在于，天线趋于许多(无量)时，信道之间趋于正交。体系的许多功能都只与大标准相关，与小标准无关。基站几百根天线的导频规划需求消耗很多时频资源，所以依据导频的信道估量办法不行取。详细的实施方案，包含TDD和FDD两种形式，其间TDD有天然的优势，这是因为跟着天线数的增多，CSI-RS的开支增大，而TDD能够运用信道的互易性进行信道估量，不需求导频进行信道估量，TDD的办法是首选;FDD掩盖面广，遍及面高，选用较小开支的码原本进行信道系数的估量和反应也是能够的，信道反应时能够考虑CS(Compressive Sensing)等算法，所以FDD下的信道检测、估量和反应也是不行忽视的一部分。
天线数增多后，事务信道的掩盖一般能满意要求，而操控信道的才能并不会跟着天线数增多而增强，因而操控信道的掩盖将会成为体系功能的瓶颈。
Massive MIMO的MAC研讨的方向首要包含：MU-MIMO配对算法、用户调度和资源分配战略。
Massive MIMO因为天线数较多，多用户之间的信道趋于正交，此刻能够运用相同的时频资源对用户进行数据的传输。当运用MU-MIMO时，因为基站侧一起给多个用户发送数据，每个用户能取得的实践发送功率会等比减小，众所周知，功率下降，就会带来功能的丢失。那么，判别哪些用户适宜配对、怎样配对对体系的功能最优，在Massive MIMO中是十分重要的。
因为Massive MIMO天线数很多，相隔较远的天线之间的距离较大，为了充沛运用天线，以到达进步体系容量的意图，用户分块运用天线，一部分天线给A用户，一部分天线给B用户。这便是用户天线资源的分配战略。
一起，发送天线能够一起给多个用户发送，也能够只给某一个用户发送，这便是RB资源的分配战略。现在能够选用跟传统资源分配相同的办法进行，此刻还需求考虑配对用户重传时的战略。
此外，Massive MIMO还能够跟其他组网技能相结合，如LTE体系中的CoMP技能等。
综上所述，在5G中，Massive MIMO是十分要害的技能，其间心问题的处理首要在PHY层和MAC层。Massive MIMO中重要的研讨课题环环相扣，咱们首先要确认Massive MIMO的天线形状、频段;挑选适宜的办法进行信道建模以完结后续的研讨;合理的预编码规划，快速有用的信道检测与估量;进步操控信道功能;依据场景和运用，挑选适宜的MU配对算法和天线分块或许分布式的天线分配办法，进行物理资源的调度和资源分配;终究到达进步体系功能的意图。
