《5G移动通信技术》课件 项目四-任务二-掌握多天线技术

《5G移动通信技术》《5G移动通信技术》项目四5G无线网的关键技术任务二掌握多天线技术回顾知识点1上节学习了学习5G无线网的六大关键技术之一的高频段传输。回顾任务二引入

LTE系统中多天线技术特别是MIMO能够大幅度提高系统容量,而5G系统将延续多天线技术。任务描述:本任务主要介绍学习5G无线网的六大关键技术。各类5G标准化组织及其主要职能，了解5G网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节5G网络系统管理和相关设备的学习打下基础。任务教学目标：1、多天线技术任务概要教学内容多天线技术概述MIMOMassiveMIMO关键技术一二三多天线技术概述知识点一（一）多天线技术概述未来移动通信网络的容量挑战移动数据业务爆炸性增长（一）多天线技术概述必须充分利用现有站址，提升单站容量来解决未来容量问题470M-800M

待利用运营商频谱资源有限站址难寻800M-900M1.8G-2.1G

2.3G-2.6G

3.5G

5G-50G

目前使用中

待利用MIMO知识点二

MIMO(MultipleInputMultipleoutput：多输入多输出)系统，其基本思想是在收发两端采用多根天线，分别同时发射与接收无线信号。根据实现方式的不同，MIMO关键技术：传输分集、空间复用、波束赋形、多用户MIMO等等。MIMO（二）MIMO主要原理是利用空间信道的弱相关性，结合时间/频率上的选择性，为信号的传递提供更多的副本，从而克服信道衰落，增强数据传输的可靠性。空间复用在相同的时频资源上，存在多层，传输多条数据流。发送分集（二）MIMO通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而获得明显的阵列增益。多用户MIMOMIMO多输入输出，将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽上由多个发射天线同时发射，经过无线信道后，由多个天线同时接收，并根据各个并行数据流的空间特征，利用解调技术，最终恢复出原数据流。波束赋形（二）MIMO（二）MIMOMIMO天线传统天线MassiveMIMO关键技术知识点三MassiveMIMO是第五代移动通信（5G）中提高系统容量和频谱利用率的关键技术。它最早由美国贝尔实验室研究人员提出，研究发现，当小区的基站天线数目趋于无穷大时，加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响全都可以忽略不计，数据传输速率能得到极大提高。大规模天线（MassiveMIMO），又称为large-scaleMIMO，顾名思义，就是在基站端安装上百根天线（128、192根），从而实现上百个天线同时发数据。与传统的MIMO相比，MassiveMIMO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。MassiveMIMO关键技术（三）MassiveMIMO关键技术（三）MassiveMIMO关键技术

由贝尔实验室科学家ThomasL.Marzetta于2010年底提出，和LTE相比，同样占用20MHz的带宽，MassiveMIMO的小区吞吐率可以达到1200Mbit/s，频率利用率达到了60Bit/s/Hz/小区。MIMO技术原先已经广泛应用于LTE、WIFI等领域，理论上天线越多，频谱效率和传输可靠性就会越高。MassiveMIMO：托马斯马尔泽塔(ThomasL.Marzetta)（三）MassiveMIMO关键技术MassiveMIMO各类增益（1）天线数传统的TDD网络的天线基本是2天线、4天线或8天线，而MassiveMIMO指的是通道数达到64/128/256个。（2）信号覆盖的维度传统的MIMO我们称之为2D-MIMO，以8天线为例，实际信号在做覆盖时，只能在水平方向移动，垂直方向是不动的，信号类似一个平面发射出去，而MassiveMIMO，是信号水平维度空间基础上引入垂直维度的空域进行利用，信号的辐射状是个电磁波束。所以MassiveMIMO也称为3D-MIMO。如何理解MassiveMIMO?（三）MassiveMIMO关键技术（三）MassiveMIMO关键技术MassiveMIMO对比传统MIMO2D-MIMO和3D-MIMO2D-MIMO和3D-MIMO（三）MassiveMIMO关键技术2D-MIMO和3D-MIMO（三）MassiveMIMO关键技术大规模天线高低频的应用（1）提高信道的容量（2）提高信道的可靠性利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码率。（3）更高的数据传输速率在传播良好的情况下，配置的天线数量越多，可同时传输的数据流越多；可同时服务的用户数越多，由于基站侧配置了大规模天线阵列，因而可以支持传输更多数据流和服务更多用户，获得更高数据传输速率。MassiveMIMO的优势（三）MassiveMIMO关键技术（4）更高的功率利用率和更少干扰更高的大规模天线阵列的使用可以增强系统的空间分辨力，当基站侧探知目标用户的大致方位时，可以更具指向性地发送信号，使得在节省发送信号功率的同时减少对其他用户的干扰。（5）更低的成本系统可以采用价格低廉、输出功率在毫瓦级别的放大元