带你读《5G大规模天线增强技术》——1.3.3 发展历程

简介: 带你读《5G大规模天线增强技术》——1.3.3 发展历程

1.3.3 发展历程


多天线技术可大幅提高通信系统的信道容量和传输可靠性,目前已被LTELTE-Advanced4G)、IEEE 802.11n等大多数新兴的移动通信标准所采用,并被公认为5G移动通信系统中最为核心的传输技术之一。然而,2010年以前,大部分理论研究和实际通信标准主要局限于天线数量较少的小规模MIMO系统,例如,4G标准通常在下行链路上可支持1/2/4/8根发送天线,在上行链路上可支持1/2/4根发送天线,能够获得约10bit/s·Hz)的频谱效率,而这难以满足未来无线网络中数据业务急剧增加的需求。


2010年年底,美国贝尔实验室科学家T. Marzetta[2-3]提出的大规模天线技术,该技术利用大规模天线阵列(天线数为几十至上千)带来巨大阵列增益和干扰抑制增益。如图1-5所示,大规模天线技术可以使用相同的时频资源同时向多个用户提供服务,使得小区总频谱效率和边缘用户的频谱效率提高数倍甚至数个量级,大规模天线技术理论也由此形成。Massive MIMO的基本原理是当移动通信系统中基站端天线数远大于用户数时,根据概率统计学原理,基站到各个用户的信道趋于正交,因此用户间干扰很弱。大规模天线技术获得巨大增益的原因有两个方面:一方面,基站侧的大规模天线阵列为每个用户带来了巨大的阵列增益,从而提升了每个用户的信号传输信噪比,使得大规模天线技术可以为多个用户提供同时、同频的高质量服务;另一方面,随着天线阵列规模趋于无限大,基站侧赋形后的波束将变得非常窄,具有极高的方向选择性及赋形增益,这种情况下多个用户之间的干扰将能够得到很好的控制[1]

image.png

1-5 大规模天线系统示意图

1-6给出了大规模天线阵列系统(基站侧配置256根发射天线)与传统天线阵列 系统(基站侧配置8根发射天线)复用4个终端(配置1根接收天线)在不同干扰源数量 场景下的链路仿真结果(纵轴为误比特率)。可以看出,相比于传统天线阵列系统,大 规模天线阵列系统能很好地通过大规模天线带来的空间分集增益和阵列增益提升移动 通信系统的链路接收性能,并且具有极强的干扰抑制能力。

image.png


2010—2013年间,贝尔实验室、瑞典的隆德大学(Lund University)、林雪平大学(Linkoping University)、美国的莱斯大学(Rice University)等研究机构对Massive  MIMO信道容量、传输、检测与信道状态信息获取等基本理论与技术进行了广泛的探索。在这些研究中,阿朗的贝尔实验室的研究成果起到了很大的推动作用,他们发表了多篇对该技术的理论分析论文,并在2011年2月的Green Touch技术讨论会上演示了Massive MIMO原型机,展示了Massive MIMO在节能、干扰抑制等方面的巨大优势和潜力。考虑到工程实现问题,大规模天线系统在实现时多采用面阵结构。


中国移动通信产业的发展在经历了“2G追赶”“3G突破”之后,4G也取得重大成功,并于2013年12月开始实际部署。中国对大规模天线技术也高度重视,于2013年年底专门成立了大规模天线技术专题组,集中了国内研究院所、运营商、设备商及高等院校中相关技术领域的核心单位,启动了对面向5G的Massive MIMO技术的研究与标准化工作,并取得了大量成果。例如,中兴通讯股份有限公司推出的采用大规模天线技术的Pre5G商用系统、中国移动通信集团有限公司主推的3D-MIMO技术,都极大地提升了LTE商用系统的网络容量和服务质量。

相关文章
|
29天前
|
存储 自动驾驶 大数据
5G技术:连接未来的桥梁
【6月更文挑战第17天】**5G技术,连接未来的桥梁,以高速率(20Gbps)、低时延(1ms)和海量连接赋能工业自动化、远程医疗、无人驾驶及智能教育。5G推动产业升级,改善生活质量,促进全球化,开启全新应用场景,预示着一个更高效、智能和互联的未来。**
|
1月前
|
5G 安全 SDN
【计算巢】网络切片技术:5G 网络的核心创新
【6月更文挑战第2天】5G时代的变革核心技术——网络切片,如同万能钥匙,可根据不同应用场景定制专属网络服务。通过虚拟化逻辑网络,满足各类行业个性化需求,如自动驾驶的低延迟连接或远程手术的安全传输。实现网络切片涉及NFV和SDN等技术,虽面临动态管理、安全隔离等挑战,但其潜力巨大,将推动各行各业的数字化转型,成为社会进步的关键驱动力。
|
2月前
|
自动驾驶 物联网 5G
【计算巢】无线网络技术:从Wi-Fi到5G的演进
【5月更文挑战第31天】本文探讨了无线网络技术从Wi-Fi到5G的演进,Wi-Fi利用无线电波实现无线局域网连接,示例代码展示如何用Python扫描Wi-Fi网络。5G技术则引入大规模MIMO、波束成形和毫米波,提高速度和容量,支持物联网等应用。通过Python检测5G信号强度的代码帮助理解其工作原理。无线网络技术的不断演进,为生活和工作带来更高效率和更多可能性。
|
2月前
|
安全 物联网 5G
探索5G技术及其对物联网的深远影响
【5月更文挑战第29天】5G技术,作为新一代移动通信技术,以其高速率、低延迟和大连接密度特性,显著影响物联网发展。它提升物联网设备连接速度与稳定性,推动设备智能化,增强安全性,并促进物联网产业繁荣。5G将重塑生活和生产方式,助力智能制造、智能交通等领域的快速发展。
|
28天前
|
监控 自动驾驶 安全
5G技术的飞速发展与应用前景
随着科技的不断进步,5G技术作为下一代移动通信标准,正以惊人的速度发展和应用。本文将探讨5G技术的前沿发展、其在各个领域的广泛应用以及对未来社会的影响。
19 0
|
2月前
|
物联网 5G SDN
|
2月前
|
人工智能 自动驾驶 物联网
5G技术:重塑我们生活的未来
【5月更文挑战第11天】5G技术,引领未来生活变革,提升通信速度、降低延迟,助力自动驾驶、远程医疗、虚拟现实等领域。5G将使日常生活更便捷,产业升级,社会进步,尤其在家居智能化、工业生产、农业精准化及医疗效率上带来显著改善。随着5G与AI、物联网融合,未来将深入各领域,塑造全新生活体验,驱动社会全面发展。
|
2月前
|
安全 自动驾驶 5G
5G vs 4G:通信技术的下一个革命
【4月更文挑战第21天】
63 0
5G vs 4G:通信技术的下一个革命
|
2月前
|
边缘计算 运维 5G
【专栏】IT 技术百科:5G 承载网是连接5G无线接入网与核心网的关键基础设施,负责高效、可靠的数据传输。
【4月更文挑战第28天】5G 承载网是连接5G无线接入网与核心网的关键基础设施,负责高效、可靠的数据传输。它保障通信质量,支持多样业务,并驱动技术创新。关键技术包括FlexE、网络切片、光传输和智能管控。面对高速率、低时延需求及网络复杂性挑战,5G承载网需持续创新并优化规划。未来,它将趋向智能化、融合发展及绿色节能。作为5G性能的核心,5G承载网将伴随5G技术的普及,持续为数字生活创造更多可能性。
|
2月前
|
5G 定位技术
带你读《5G大规模天线增强技术》精品文章合集
带你读《5G大规模天线增强技术》精品文章合集