大規(guī)模天線技術(shù)(massive-mimo)簡介

1、大規(guī)模天線技術(shù)匯報(bào)人：朱嘉誠導(dǎo)師：陳東華 目錄目錄大規(guī)模天線簡介大規(guī)模天線簡介原理介紹原理介紹研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀massive mimomassive mimo簡介簡介 Massive MIMOMassive MIMO，又稱為，又稱為large-scale MIMOlarge-scale MIMO。顧名思義，就是在基站端安裝幾百根天線顧名思義，就是在基站端安裝幾百根天線（128128根、根、256256根或者更多），從而實(shí)現(xiàn)幾百根或者更多），從而實(shí)現(xiàn)幾百個(gè)天線同時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)。個(gè)天線同時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)。 與傳統(tǒng)的與傳統(tǒng)的MIMOMIMO相比，相比，Massive MIMOMassive MIMO的不同之處主要

2、在于，的不同之處主要在于，天線趨于很多（無窮）時(shí)，信道之間趨于正交。系統(tǒng)的天線趨于很多（無窮）時(shí)，信道之間趨于正交。系統(tǒng)的很多性能都只與大尺度很多性能都只與大尺度相關(guān)相關(guān)，與小尺度，與小尺度無關(guān)無關(guān)。基站幾百?；編装俑炀€的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)要耗費(fèi)大量時(shí)頻資源，所以基于導(dǎo)頻根天線的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)要耗費(fèi)大量時(shí)頻資源，所以基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方式不可取。的信道估計(jì)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進(jìn)行進(jìn)行信道估計(jì)，不需要導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)。信道估計(jì)，不需要導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)。 在繼承傳統(tǒng)的在繼承傳統(tǒng)的MIMOMIMO技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用空間分集空間分集Massive Ma

3、ssive MIMOMIMO在能量效率，安全，魯棒性，以及頻譜利用率上都在能量效率，安全，魯棒性，以及頻譜利用率上都有顯著的提升。有顯著的提升。與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)mimomimo的區(qū)別的區(qū)別空空間間圖示：空間分集抗信號衰落圖示：空間分集抗信號衰落Massive Mimo Massive Mimo 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀圖示：左側(cè)為復(fù)合圖示：左側(cè)為復(fù)合圓柱形圓柱形大規(guī)模大規(guī)模mimomimo系統(tǒng)，裝有系統(tǒng)，裝有128128根天線，根天線， 這個(gè)陣列有這個(gè)陣列有1616組對偶極化的天線組成組對偶極化的天線組成, ,天線陣列的陣元間隔天線陣列的陣元間隔為為/2/2，天線陣列高約，天線陣列高約2828. .3 c

4、m3 cm, ,直徑約直徑約294cm294cm右側(cè)是由右側(cè)是由128128根天線組成的根天線組成的直線形直線形天線陣列天線陣列蘭德大學(xué)（蘭德大學(xué)（lund universitylund university）制作的大規(guī)模天線系統(tǒng)）制作的大規(guī)模天線系統(tǒng)Massive Mimo研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀接受端：四個(gè)單天線用接受端：四個(gè)單天線用戶戶發(fā)送端：采用發(fā)送端：采用MRTMRT發(fā)送方發(fā)送方式的兩種天線陣列的式的兩種天線陣列的下下行合速率對比。行合速率對比。圖示：圖示：下行合速率與基站天線數(shù)目下行合速率與基站天線數(shù)目Massive Mimo 原理介紹原理介紹（上行鏈路）（上行鏈路）系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型 基站

5、由基站由M M根天線構(gòu)成，接受來自根天線構(gòu)成，接受來自K K個(gè)單天線用戶的數(shù)個(gè)單天線用戶的數(shù)據(jù)，基站接受到的信號為：據(jù)，基站接受到的信號為：nGxyup其中：其中：Mmhgkmkmk,.,2 , 1, mkmkgG快衰落系數(shù)快衰落系數(shù)幾何衰落以及幾何衰落以及陰影衰落系數(shù)陰影衰落系數(shù)（1 1）Massive Mimo 原理介紹原理介紹（上行鏈路）（上行鏈路）系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型Mmhgkmkmk,.,2 , 1, 在多個(gè)相關(guān)時(shí)隙內(nèi)與在多個(gè)相關(guān)時(shí)隙內(nèi)與m m無關(guān)，并且是無關(guān)，并且是先驗(yàn)先驗(yàn)的。因?yàn)榈?。因?yàn)橛脩艉突镜木嚯x遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基站天線之間的距離，用戶和基站的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基站天線之間的距離，的數(shù)值隨著

6、時(shí)間變化很的數(shù)值隨著時(shí)間變化很緩慢緩慢。所以有：。所以有：kk2/1HDG 帶入（帶入（1 1）式：）式：nxHDy2/1up由于由于D D與與m m無關(guān)，矩陣無關(guān)，矩陣D D是一個(gè)是一個(gè)對角陣對角陣， ,mkmkDk2100000Massive Mimo 原理介紹原理介紹（上行鏈路）（上行鏈路）系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型k良好傳播：良好傳播： 假設(shè)快衰落系數(shù)也就是假設(shè)快衰落系數(shù)也就是 H H 中的元素中的元素 是是獨(dú)立分布獨(dú)立分布的，的，0 0均值，單位方差均值，單位方差則：則：KMMMHH,2/12/1DDHHDGGnasnandnsaHpsaH, 01,1.2.qppp 證明：證明： 因?yàn)橐驗(yàn)?2221.1,.qipiTnTnqpqqandpp且其中：qpMassive Mimo 原理介紹原理介紹（上行鏈路）（上行鏈路）系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型良好信道狀態(tài)信息（良好信道狀態(tài)信息（perfect CSIperfect CSI）下的上行速率）下的上行速率通過線性檢測，使用通過線性檢測，使用迫零迫零的接受方式，最終