Massive MIMO已在5G網(wǎng)絡(luò)中預(yù)商用

本刊記者|程琳琳

Massive MIMO（大規(guī)模天線）被認(rèn)為是5G關(guān)鍵技術(shù)之一，已經(jīng)在4G網(wǎng)絡(luò)中商用，且取得了良好的測(cè)試效果。未來5G網(wǎng)絡(luò)的特性與4G網(wǎng)絡(luò)有所不同，頻段升高、數(shù)據(jù)傳輸速率要求也逐漸提高，因此Massive MIMO在5G網(wǎng)絡(luò)中的預(yù)商用勢(shì)在必行。

因此運(yùn)營商針對(duì)Massive MIMO展開了大規(guī)模的研究與測(cè)試工作，并已在三大運(yùn)營商各自的預(yù)商用試點(diǎn)城市展開了相關(guān)研究部署工作。

Massive MIMO與5G相伴而行

顧名思義，Massive MIMO技術(shù)通過在基站收發(fā)信機(jī)上使用大數(shù)量（如64/128/256等）的陣列天線實(shí)現(xiàn)了更大的無線數(shù)據(jù)流量和連接可靠性。相比于以前的單/雙極化天線及4/8通道天線，大規(guī)模天線技術(shù)能夠通過不同的維度（空域、時(shí)域、頻域、極化域等）提升頻譜和能量的利用效率。

由于Massive MIMO性能優(yōu)良，因此我國一直很重視Massive MIMO的技術(shù)進(jìn)展。早在5G第一階段試驗(yàn)中Massive MIMO就被作為關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試，華為、中興、愛立信等廠商參與試驗(yàn)。3GPP也很重視Massive MIMO的標(biāo)準(zhǔn)指定工作，從R13版本開始就將支持Massive MIMO作為重要特性之一。

在近日公布的5G第三階段測(cè)試規(guī)劃中，中國信通院副院長王志勤強(qiáng)調(diào)了Massive MIMO的重要性，她表示，在MTNet實(shí)驗(yàn)室+懷柔外場(chǎng)，將建設(shè)超過100個(gè)基站，建成全球最完整的5G室內(nèi)外一體化試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，并開展基于球面探頭大規(guī)模MIMO OTA性能測(cè)試系統(tǒng)，支持5G端到端吞吐量性能的精準(zhǔn)測(cè)試。第三階段測(cè)試室內(nèi)部分將針對(duì)多天線技術(shù)測(cè)試SUMIMO、MU-MIMO、UL MIMO的性能。

測(cè)試規(guī)劃還公布了Massive MIMO研發(fā)進(jìn)展。據(jù)悉，各系統(tǒng)設(shè)備廠家面向eMBB宏覆蓋場(chǎng)景，研發(fā)了3.5GHz預(yù)商用/商用5G基站，主要規(guī)格為64通道、192陣子、200W功率。各系統(tǒng)設(shè)備廠家采用自研測(cè)試終端或第三方終端模擬器，完成了支持NSA架構(gòu)的3.5GHz基站功能測(cè)試。各廠家的基站設(shè)備支持物理層基本功能，以及多天線、雙連接等關(guān)鍵技術(shù)。

從上述描述可以看出，各設(shè)備廠商的基站設(shè)備支持多天線成為基本要求，目前5G基站設(shè)備最多支持64T64R，另外目前還沒有可用的5G商用終端，測(cè)試采用的均為自研終端或者原型機(jī)，這也成為影響Massive MIMO測(cè)試效果的關(guān)鍵因素之一。

三大運(yùn)營商Massive MIMO進(jìn)展

2020年5G商用在即，時(shí)間緊任務(wù)重。三大運(yùn)營商早已積極開展5G技術(shù)跟蹤與測(cè)試工作。對(duì)于Massive MIMO，目前運(yùn)營商主要針對(duì)Massive MIMO的覆蓋提升、波束賦形等方面開展相關(guān)測(cè)試與研究，測(cè)試內(nèi)容主要包括Massive MIMO波束賦形增益、用戶分布對(duì)吞吐量影響、波束跟蹤切換、波束魯棒性等方面。

目前中國移動(dòng)在Massive MIMO部署與預(yù)商用方面走在前列。早在2015年9月，中國移動(dòng)就成功完成了世界上首個(gè)預(yù)商用4G網(wǎng)絡(luò)的Massive MIMO部署，并于2016年率先完成第一階段7個(gè)廠家11項(xiàng)5G關(guān)鍵技術(shù)樣機(jī)測(cè)試，重點(diǎn)驗(yàn)證了Massive MIMO、高頻段毫米波、新波形、新型多址、新型編碼（Polar）、全雙工等5G關(guān)鍵技術(shù)的可行性。

據(jù)中國移動(dòng)2017年測(cè)試結(jié)果顯示，Massive MIMO提升平均頻譜效率2～3倍，小區(qū)下行頻譜效率滿足30bit/s/Hz需求。在100MHz帶寬下，下行單用戶峰值速率達(dá)2.3Gbit/s以上(是4G用戶的6～10倍)，上行單用戶峰值速率達(dá)388Mbit/s。在高低頻雙連接系統(tǒng)（3.5GHz頻段100MHz帶寬、26GHz頻段800MHz帶寬）中，下行單用戶峰值速率達(dá)18Gbit/s+，多用戶小區(qū)吞吐量可達(dá)6Gbit/s以上（14用戶、28流傳輸），流量密度達(dá)30Mbit/s/平米，滿足ITU技術(shù)指標(biāo)需求。

以上為2017年的測(cè)試數(shù)據(jù)，據(jù)中國移動(dòng)專家表示，針對(duì)64T64R的Massive MIMO外場(chǎng)測(cè)試計(jì)劃于2018年下半年展開，預(yù)計(jì)2019年上半年完成。

而FDD系統(tǒng)上下行工作于不同的頻段，發(fā)送端只能通過接收端反饋才可獲得信道狀態(tài)信息，隨著天線數(shù)目的增加，就會(huì)引發(fā)系統(tǒng)反饋開銷增加、系統(tǒng)反饋信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性降低等問題。因此FDD天線數(shù)目的增加存在一定難度，Massive MIMO更容易在TDD上進(jìn)行部署。相對(duì)而言，基于FDD的Massive MIMO預(yù)商用部署進(jìn)展稍慢，研發(fā)進(jìn)展有待提速。