大规模天线技术(massive-mimo)简介

1、大规模天线技术汇报人：朱嘉诚导师：陈东华 目录目录大规模天线简介大规模天线简介原理介绍原理介绍研究现状研究现状massive mimomassive mimo简介简介 Massive MIMOMassive MIMO，又称为，又称为large-scale MIMOlarge-scale MIMO。顾名思义，就是在基站端安装几百根天线顾名思义，就是在基站端安装几百根天线（128128根、根、256256根或者更多），从而实现几百根或者更多），从而实现几百个天线同时发数据。个天线同时发数据。 与传统的与传统的MIMOMIMO相比，相比，Massive MIMOMassive MIMO的不同之处主要

2、在于，的不同之处主要在于，天线趋于很多（无穷）时，信道之间趋于正交。系统的天线趋于很多（无穷）时，信道之间趋于正交。系统的很多性能都只与大尺度很多性能都只与大尺度相关相关，与小尺度，与小尺度无关无关。基站几百。基站几百根天线的导频设计要耗费大量时频资源，所以基于导频根天线的导频设计要耗费大量时频资源，所以基于导频的信道估计方式不可取。的信道估计方式不可取。TDDTDD可以利用信道的可以利用信道的互易性互易性进行进行信道估计，不需要导频进行信道估计。信道估计，不需要导频进行信道估计。 在继承传统的在继承传统的MIMOMIMO技术的基础上，利用技术的基础上，利用空间分集空间分集Massive Ma

3、ssive MIMOMIMO在能量效率，安全，鲁棒性，以及频谱利用率上都在能量效率，安全，鲁棒性，以及频谱利用率上都有显著的提升。有显著的提升。与传统与传统mimomimo的区别的区别图示：空间分集抗信号衰落图示：空间分集抗信号衰落Massive Mimo Massive Mimo 研究现状研究现状图示：左侧为复合图示：左侧为复合圆柱形圆柱形大规模大规模mimomimo系统，装有系统，装有128128根天线，根天线， 这个阵列有这个阵列有1616组对偶极化的天线组成组对偶极化的天线组成, ,天线阵列的阵元间隔天线阵列的阵元间隔为为/2/2，天线阵列高约，天线阵列高约2828. .3 cm3 c

4、m, ,直径约直径约294cm294cm右侧是由右侧是由128128根天线组成的根天线组成的直线形直线形天线阵列天线阵列兰德大学（兰德大学（lund universitylund university）制作的大规模天线系统）制作的大规模天线系统Massive Mimo研究现状研究现状接受端：四个单天线用接受端：四个单天线用户户发送端：采用发送端：采用MRTMRT发送方发送方式的两种天线阵列的式的两种天线阵列的下下行合速率对比。行合速率对比。图示：图示：下行合速率与基站天线数目下行合速率与基站天线数目Massive Mimo 原理介绍原理介绍 （上行链路）（上行链路）系统模型系统模型 基站由基站

5、由M M根天线构成，接受来自根天线构成，接受来自K K个单天线用户的数个单天线用户的数据，基站接受到的信号为：据，基站接受到的信号为：nGxyup其中：其中：Mmhgkmkmk,.,2 , 1, mkmkgG快衰落系数快衰落系数几何衰落以及几何衰落以及阴影衰落系数阴影衰落系数（1 1）Massive Mimo 原理介绍原理介绍（上行链路）（上行链路）系统模型系统模型Mmhgkmkmk,.,2 , 1, 在多个相关时隙内与在多个相关时隙内与m m无关，并且是无关，并且是先验先验的。因为的。因为用户和基站的距离远远大于基站天线之间的距离，用户和基站的距离远远大于基站天线之间的距离，的数值随着时间变

6、化很的数值随着时间变化很缓慢缓慢。所以有：。所以有：k2/1HDG 带入（带入（1 1）式：）式：nxHDy2/1up由于由于D D与与m m无关，矩阵无关，矩阵D D是一个是一个对角阵对角阵， ,mkmkDk2100000Massive Mimo 原理介绍原理介绍（上行链路）（上行链路）系统模型系统模型良好传播：良好传播： 假设快衰落系数也就是假设快衰落系数也就是 H H 中的元素中的元素 是是独立分布独立分布的，的，0 0均值，单位方差均值，单位方差则：则：KMMMHH,2/12/1DDHHDGGnasnandnsaHpsaH, 01,1.2.qppp 证明：证明： 因为因为22221.1,.qipiTnTnqpqqandpp且其中：qpMassive Mimo 原理介绍原理介绍（上行链路）（上行链路）系统模型系统模型良好信道状态信息（良好信道状态信息（perfect CSIperfect CSI）下的上行速率）下的上行速率通过线性检测，使用通过线性检测，使用迫零迫零的接受方式，最终