大規(guī)模MIMO技術(shù)必然會(huì)成為超快5G網(wǎng)絡(luò)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(duì)5G的運(yùn)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(shù)，但MIMO可以從本質(zhì)上歸納為一條簡(jiǎn)單的原理：可在相同的無(wú)線信道上同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

　　標(biāo)準(zhǔn)的MIMO網(wǎng)絡(luò)通常會(huì)使用2或4天線配置。另一方面，大規(guī)模MIMO是一種會(huì)用到大量天線的MIMO系統(tǒng)。

　　至于大規(guī)模MIMO的構(gòu)成設(shè)置，目前尚無(wú)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(guò)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(gè)5G NR無(wú)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(luò)相比，MIMO網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于它可以將網(wǎng)絡(luò)連接的容量提高數(shù)倍，且不需要占用更多的頻譜。據(jù)報(bào)告稱，該技術(shù)可以使容量大幅提高，甚至可能在未來(lái)將容量提高50倍。

　　發(fā)射機(jī)/接收機(jī)所配備的天線數(shù)量越多，可能的信號(hào)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(huì)更好。

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

　　在大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)中，更多的天線數(shù)量也可以使其具備比當(dāng)前使用少量天線的系統(tǒng)更強(qiáng)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(luò)還會(huì)使用波束塑型技術(shù)（beamforming），可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)頻譜使用。當(dāng)前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在這方面靈活性很差，附近的所有用戶都會(huì)按比例占用單個(gè)頻譜池，會(huì)在人口稠密的地區(qū)出現(xiàn)性能瓶頸的問(wèn)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(guò)程，數(shù)據(jù)速率和時(shí)延都會(huì)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中變得更加一致。

　　盡管標(biāo)準(zhǔn)的MIMO原理已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)Wi-Fi和4G標(biāo)準(zhǔn)中，但大規(guī)模MIMO將會(huì)在5G到來(lái)時(shí)真正登場(chǎng)。的確，人們都預(yù)計(jì)大規(guī)模MIMO會(huì)成為5G的關(guān)鍵能力和基本組成部分。

　　5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵角色之一就是應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)使用量的巨大提升。Cisco公司估計(jì)，當(dāng)5G在2020年向主流受眾推廣時(shí)，全世界的移動(dòng)用戶數(shù)量將達(dá)55億，且每位用戶每月都會(huì)消費(fèi)20GB的數(shù)據(jù)流量，這個(gè)估計(jì)還未將物聯(lián)網(wǎng)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的影響計(jì)算在內(nèi)。

　　大規(guī)模MIMO可在稠密地區(qū)同時(shí)為多用戶、多設(shè)備提供服務(wù)，同時(shí)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(shí)代各項(xiàng)需求的理想之選。

　　大規(guī)模MIMO技術(shù)已經(jīng)在中國(guó)和日本的4G LTE環(huán)境中投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。日本的Softbank在2016年底部署了世界上首個(gè)商用大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)。

　　2017年9月初，愛立信宣布啟動(dòng)其全新的FDD（頻分雙工）無(wú)線技術(shù)，并且提供對(duì)5G和大規(guī)模MIMO的支持，并宣稱這項(xiàng)技術(shù)將添補(bǔ)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(chǔ)。

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

　　同樣在2017年，Vodafone和華為組團(tuán)進(jìn)軍澳大利亞市場(chǎng)并展示了真實(shí)環(huán)境設(shè)置下的大規(guī)模MIMO技術(shù)，使用Vodafone現(xiàn)有的頻譜和華為的5G有源天線（AAU）（內(nèi)置32個(gè)收發(fā)器），在八臺(tái)設(shè)備上實(shí)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(shù)獲得了進(jìn)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(guó)技術(shù)巨頭三星公司也一直在忙于開發(fā)大規(guī)模MIMO技術(shù)，在其位于韓國(guó)水原的總部創(chuàng)建了一個(gè)“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(lái)哪些變化。5G城市的一個(gè)重要組成部分就是“5G體育場(chǎng)”，具體用途是驗(yàn)證大規(guī)模MIMO技術(shù)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(shí)提供高清視頻流。

　　一直以來(lái)，測(cè)試多個(gè)并發(fā)信號(hào)的性能對(duì)于電信行業(yè)來(lái)說(shuō)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(guó)移動(dòng)研究院共同開發(fā)的多波束大規(guī)模MIMO性能測(cè)試解決方案解決了這一問(wèn)題。該解決方案能夠模擬出真實(shí)的條件，實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中執(zhí)行的測(cè)試。與此前的規(guī)模有限的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相比可謂是一次重大的進(jìn)步。

　　在2019年的巴塞羅那世界移動(dòng)通信大會(huì)上，愛立信憑借其5G高波段大規(guī)模MIMO技術(shù)獲得了最佳移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施獎(jiǎng)，這是業(yè)界首個(gè)在毫米波下運(yùn)行的商用增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶解決方案，在未來(lái)將成為5G定義的更高頻段。

　　Vodafone在2017年6月開始升級(jí)其在英國(guó)的多個(gè)站點(diǎn)，成為部署大規(guī)模MIMO的第一個(gè)歐洲移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。這家運(yùn)營(yíng)商瞄準(zhǔn)的是英國(guó)的一些熱點(diǎn)地區(qū)，例如城市和體育場(chǎng)館，這些地點(diǎn)正是MIMO的關(guān)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(shù)開展了英國(guó)的第一項(xiàng)3.4 GHz頻譜試驗(yàn)。

　　2018年，Vodafone在Salford啟動(dòng)了英國(guó)的第一項(xiàng)5G試運(yùn)行。這是完整的5G第一次進(jìn)入商用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，在此過(guò)程中使用了大規(guī)模MIMO技術(shù)和相關(guān)的3.4GHz頻譜技術(shù)。之后，該公司還將這些測(cè)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(xiàng)大規(guī)模MIMO試驗(yàn)，使用了諾基亞的大規(guī)模MIMO技術(shù)和O2在2018年初通過(guò)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(shù)中每年投入超過(guò)6億英磅”。

　　英國(guó)網(wǎng)絡(luò)公司EE也在研發(fā)大規(guī)模MIMO技術(shù)。2017年11月，該公司在一個(gè)端對(duì)端5G測(cè)試網(wǎng)絡(luò)上使用大規(guī)模MIMO演示了2.8Gbps的下載速率。其母公司英國(guó)電信（BT）也在與諾基亞合作在其網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施前文提到過(guò)的ReefShark芯片組。

　　雖然大規(guī)模MIMO將成為一項(xiàng)關(guān)鍵的5G技術(shù)，而且人們也使用當(dāng)前先進(jìn)的4G LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)行了一些測(cè)試，但您現(xiàn)在仍無(wú)法購(gòu)買到任何為大規(guī)模MIMO做好準(zhǔn)備的智能手機(jī)。如果配備大規(guī)模MIMO技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)無(wú)法投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，任何5G手機(jī)都是沒有意義的。

　　許多手機(jī)都可以從現(xiàn)有4G LTE網(wǎng)絡(luò)上的普通MIMO技術(shù)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(shù)，可提供４個(gè)并發(fā)數(shù)據(jù)流，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2x2 MIMO的兩倍。

　　三星公司的Galaxy S10系列也將支持4x4 MIMO，而事實(shí)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(jìng)爭(zhēng)，而同樣具備這一能力的手機(jī)還包括HTC U11和HTC U12+、華為Mate 20 Pro和OnePlus 6T。只要您購(gòu)買的是近一兩年出廠的上述品牌的旗艦手機(jī)，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(jī)，也能從大規(guī)模MIMO所帶來(lái)的更穩(wěn)定且更敏銳的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中受益，具備4x4 MIMO支持的手機(jī)即使在2x2 MIMO網(wǎng)絡(luò)中也會(huì)運(yùn)行得更快。因此，您完全可以期待支持大規(guī)模MIMO的手機(jī)具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)連接能力，無(wú)需考慮新技術(shù)來(lái)臨時(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。