大規(guī)模MIMO技術必然會成為超快5G網(wǎng)絡中的核心組成部分。但大規(guī)模MIMO到底是什么呢？為什么它對5G的運行如此重要呢？

　　MIMO指的是多路輸入多路輸出。雖然它涉及多種技術，但MIMO可以從本質(zhì)上歸納為一條簡單的原理：可在相同的無線信道上同時發(fā)送和接收多個數(shù)據(jù)信號的無線網(wǎng)絡。

　　標準的MIMO網(wǎng)絡通常會使用2或4天線配置。另一方面，大規(guī)模MIMO是一種會用到大量天線的MIMO系統(tǒng)。

　　至于大規(guī)模MIMO的構成設置，目前尚無定論，但通常的描述是具備數(shù)十甚至數(shù)百天線的系統(tǒng)均可被稱為大規(guī)模MIMO。例如，華為、中興和Facebook都已經(jīng)演示過包含96至128天線的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)。

　　愛立信的AIR 6468被稱為“世界首個5G NR無線”，它使用的就是64發(fā)射天線和64接收天線。

　　與普通網(wǎng)絡相比，MIMO網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于它可以將網(wǎng)絡連接的容量提高數(shù)倍，且不需要占用更多的頻譜。據(jù)報告稱，該技術可以使容量大幅提高，甚至可能在未來將容量提高50倍。

　　發(fā)射機/接收機所配備的天線數(shù)量越多，可能的信號路徑就越多，數(shù)據(jù)速率和鏈路可靠性方面的性能也就會更好。

　　大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡還使在更高頻段傳輸?shù)脑O備具備更強的響應能力，有效提高覆蓋范圍。特別是，這種技術能夠使用戶在室內(nèi)獲得更強的信號（5G更高的頻率也會在這方面存在一些固有問題）。

　　在大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡中，更多的天線數(shù)量也可以使其具備比當前使用少量天線的系統(tǒng)更強的抵御干擾和故意干擾的能力。

　　此外，值得注意的是，大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡還會使用波束塑型技術（beamforming），可實現(xiàn)目標頻譜使用。當前的移動網(wǎng)絡在這方面靈活性很差，附近的所有用戶都會按比例占用單個頻譜池，會在人口稠密的地區(qū)出現(xiàn)性能瓶頸的問題。而使用大規(guī)模MIMO和波束塑型后，能夠以更加智能和高效的方式處理這一過程，數(shù)據(jù)速率和時延都會在整個網(wǎng)絡中變得更加一致。

　　盡管標準的MIMO原理已經(jīng)應用于多個Wi-Fi和4G標準中，但大規(guī)模MIMO將會在5G到來時真正登場。的確，人們都預計大規(guī)模MIMO會成為5G的關鍵能力和基本組成部分。

　　5G網(wǎng)絡的關鍵角色之一就是應對數(shù)據(jù)使用量的巨大提升。Cisco公司估計，當5G在2020年向主流受眾推廣時，全世界的移動用戶數(shù)量將達55億，且每位用戶每月都會消費20GB的數(shù)據(jù)流量，這個估計還未將物聯(lián)網(wǎng)對移動網(wǎng)絡的影響計算在內(nèi)。

　　大規(guī)模MIMO可在稠密地區(qū)同時為多用戶、多設備提供服務，同時還能保持極快的數(shù)據(jù)速率和連貫的性能，這些能力使之成為滿足5G時代各項需求的理想之選。

　　大規(guī)模MIMO技術已經(jīng)在中國和日本的4G LTE環(huán)境中投入商業(yè)運營。日本的Softbank在2016年底部署了世界上首個商用大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡。

　　2017年9月初，愛立信宣布啟動其全新的FDD（頻分雙工）無線技術，并且提供對5G和大規(guī)模MIMO的支持，并宣稱這項技術將添補4G和5G之間的空白，不僅提高了現(xiàn)有4G LTE的容量，也為5G奠定了基礎。

　　中興和華為也于2017年10月雙雙啟動了在歐洲的大規(guī)模MIMO測試。

　　同樣在2017年，Vodafone和華為組團進軍澳大利亞市場并展示了真實環(huán)境設置下的大規(guī)模MIMO技術，使用Vodafone現(xiàn)有的頻譜和華為的5G有源天線（AAU）（內(nèi)置32個收發(fā)器），在八臺設備上實現(xiàn)了717Mbps的速率。

　　2018年初，諾基亞公司開始投產(chǎn)ReefShark芯片組，使大規(guī)模MIMO天線技術獲得了進一步的發(fā)展。由于比此前的產(chǎn)品更小巧、更輕且能效更高，諾基亞宣布ReefShark可以使大規(guī)模MIMO天線的尺寸減半，并且將基帶單元（BBU）的能耗降低64%。

　　韓國技術巨頭三星公司也一直在忙于開發(fā)大規(guī)模MIMO技術，在其位于韓國水原的總部創(chuàng)建了一個“5G城市”，目的就是深入了解5G正式推廣后將為我們的生活帶來哪些變化。5G城市的一個重要組成部分就是“5G體育場”，具體用途是驗證大規(guī)模MIMO技術如何在不產(chǎn)生任何延遲或干擾的情況下，為大批人群同時提供高清視頻流。

　　一直以來，測試多個并發(fā)信號的性能對于電信行業(yè)來說都是極具挑戰(zhàn)性的。Cobham Wireless公司在2018年3月使用該公司與中國移動研究院共同開發(fā)的多波束大規(guī)模MIMO性能測試解決方案解決了這一問題。該解決方案能夠模擬出真實的條件，實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中執(zhí)行的測試。與此前的規(guī)模有限的實驗室測試相比可謂是一次重大的進步。

　　在2019年的巴塞羅那世界移動通信大會上，愛立信憑借其5G高波段大規(guī)模MIMO技術獲得了最佳移動網(wǎng)絡基礎設施獎，這是業(yè)界首個在毫米波下運行的商用增強型移動寬帶解決方案，在未來將成為5G定義的更高頻段。

　　Vodafone在2017年6月開始升級其在英國的多個站點，成為部署大規(guī)模MIMO的第一個歐洲移動網(wǎng)絡。這家運營商瞄準的是英國的一些熱點地區(qū)，例如城市和體育場館，這些地點正是MIMO的關鍵特性最能發(fā)揮作用的地方。

　　差不多一年之后，即2018年4月，Vodafone使用大規(guī)模MIMO技術開展了英國的第一項3.4 GHz頻譜試驗。

　　2018年，Vodafone在Salford啟動了英國的第一項5G試運行。這是完整的5G第一次進入商用網(wǎng)絡運行，在此過程中使用了大規(guī)模MIMO技術和相關的3.4GHz頻譜技術。之后，該公司還將這些測試推廣到了Birmingham、Bristol、Cardiff、Glasgow、Liverpool和倫敦。

　　2018年11月，O2和諾基亞聯(lián)合在倫敦推出了兩項大規(guī)模MIMO試驗，使用了諾基亞的大規(guī)模MIMO技術和O2在2018年初通過Ofcom拍賣獲得的2.3GHz頻譜。在此之前，O2曾宣布該公司將“在大規(guī)模MIMO和5G等創(chuàng)新技術中每年投入超過6億英磅”。

　　英國網(wǎng)絡公司EE也在研發(fā)大規(guī)模MIMO技術。2017年11月，該公司在一個端對端5G測試網(wǎng)絡上使用大規(guī)模MIMO演示了2.8Gbps的下載速率。其母公司英國電信（BT）也在與諾基亞合作在其網(wǎng)絡中實施前文提到過的ReefShark芯片組。

　　雖然大規(guī)模MIMO將成為一項關鍵的5G技術，而且人們也使用當前先進的4G LTE網(wǎng)絡技術運行了一些測試，但您現(xiàn)在仍無法購買到任何為大規(guī)模MIMO做好準備的智能手機。如果配備大規(guī)模MIMO技術的網(wǎng)絡無法投入商業(yè)運營，任何5G手機都是沒有意義的。

　　許多手機都可以從現(xiàn)有4G LTE網(wǎng)絡上的普通MIMO技術上受益。例如，iPhone XR可支持2x2 MIMO，而iPhone XS已能夠支持4x4 MIMO。后者配備了4天線MIMO技術，可提供４個并發(fā)數(shù)據(jù)流，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達到2x2 MIMO的兩倍。

　　三星公司的Galaxy S10系列也將支持4x4 MIMO，而事實上三星Galaxy S9和Galaxy S8也具備同樣的能力。Google的Pixel 3和Pixel 2也加入了4x4 MIMO競爭，而同樣具備這一能力的手機還包括HTC U11和HTC U12+、華為Mate 20 Pro和OnePlus 6T。只要您購買的是近一兩年出廠的上述品牌的旗艦手機，基本上它們都能支持4x4 MIMO。

　　然而，值得注意的是，即使是一些較老或功能較少，而且不支持MIMO的手機，也能從大規(guī)模MIMO所帶來的更穩(wěn)定且更敏銳的網(wǎng)絡環(huán)境中受益，具備4x4 MIMO支持的手機即使在2x2 MIMO網(wǎng)絡中也會運行得更快。因此，您完全可以期待支持大規(guī)模MIMO的手機具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡連接能力，無需考慮新技術來臨時的網(wǎng)絡環(huán)境。