揭秘5G大规模MIMO：颠覆用户体验

5G时代，哪怕信号只有一两格，我们也可以毫无顾忌地下载文件、视频聊天或观看在线电影，多数情况下，这些就像在线听音乐一样流畅。

5G大规模MIMO（多输入多输出）技术是开启这些5G用户体验的关键之一。

什么是大规模MIMO？

MIMO系统曾广泛应用于无线通信中——移动设备和网络普遍都会使用多根天线来增强连接性、提升网络速度和用户体验。

戳视频☝了解大规模MIMO如何应用于5G毫米波

如今，随着全新5G NR网络的设计，MIMO技术有了新面貌。通过在基站上部署大量的天线，大规模MIMO能带来远超传统系统的性能。

揭秘大规模MIMO技术

MIMO系统的构建模块主要包括三个关键概念：空间分集（Spatial Diversity），空间复用（Spatial Multiplexing）和波束成形（Beamforming）：

空间分集和空间复用

空间分集是MIMO技术的主要优势之一。简而言之，分集旨在通过在不同传播路径或空间路径上发送相同数据来提高系统的可靠性。

空间复用

空间分集逐步演变成一个更为复杂的概念，即“空间复用”。其意义在于不仅能通过空中信道的多样化来提升性能，还可以同时传输多个消息，并在传输过程中各行其道，互不干扰。

我们可以想象在移动网络中基站和手机之间有一个数据传输管道，基站和手机上各有一根天线，并且这条管道能传输的数据是很有限的。假如能在基站和手机上都部署更多的天线并进行适当的空间分离，就可以在手机和基站之间建立多条虚拟管道，从而实现大量数据传输。

波束成形

另一项关键的无线技术是波束成形。通过移动设备和网络基站上的先进天线技术，它能将无线信号聚集到特定方向，而不是扩散到广域中。就像手电筒与激光笔之间的区别，前者可以照亮整个屋子里的人，后者则可以持续指向或追踪单个用户。

3D波束成型

随着MIMO系统中天线数量的增加，波束成形就变成了“3D波束成形”。3D 波束成形技术可生成面向用户的水平和垂直的波束，以此提高所有用户的数据传输速率和容量，包括位于高层建筑顶层的用户。

借助移动终端的反馈，波束能够找到空间中的任意一个点。因此，无论用户是在街上还是在建筑物的不同楼层之间移动，都能够通过聚集的波束连接到网络。此外，细长的直射波束还可降低不同方向上波束之间的干扰。

多用户MIMO

MIMO 技术还允许多个用户同时共享网络资源。多用户 MIMO（或MU-MIMO）允许不同用户的数据通过相同的管道传输，并在到达设备时对数据进行分类。

多用户MIMO

它类似于网上购物订单的派送过程。你的订单与其他用户的订单在货车中共享一个运输空间，但最终只能交付给指定的收件人。MU-MIMO以相同的传输管道为多个用户提供服务，这可更好地利用网络资源提升网络容量，即使在网络拥挤的区域也能为用户提供更好的数据下载和传输体验。

此外，网络还可以在单个和多个用户服务之间进行动态切换。单用户模式下光束更直接，功率更集中；而多用户模式下，光束往往更宽，因为数据可能会分散至各个方向。

大规模MIMO能带来什么？

大规模 MIMO 是 5G 超高数据速率的关键因素，总结概括以上概念，其可带来更大网络容量，更广信号覆盖和更好的用户体验，将 5G 的潜力发挥到一个全新的水平。