為行動通訊爭一先：Massive MIMO的進化三部曲

在圍棋中，“先手”是一個十分重要的概念。誰先落子就具有頗大的優勢，由此產生了“讓先”“執先”等概念，也引申出了“敢於爭先”這樣的成語。

在科技產業中，也經常有一些關鍵的技術進化能帶來“爭先”的效果。18世紀後半葉，工業革命已經陸續在很多領域產生苗頭，但一直不溫不火。直到蒸汽機的發明和普及，突然為整個工業革命加速。這就是一個以技術進化，為產業爭得先機的典範。交流電之於電氣化，矽晶管之於半導體，都具有明顯的技術加速與產業爭先性質。

而在行動通訊，這個我們每日與之相伴的產業中，也有一些“落子即爭先”的代表。很多朋友有這樣的感受，在4G時代後半段網路體驗有了明顯提升，線上觀看直播、視訊突然加速普及。這種體驗升級，延綿到5G時代的今天，逐漸成為了不可缺少的日常資源。

在這樣的產業升級背後，有一項至關重要的技術：Massive MIMO。

很多對行動通訊有研究的朋友，都說Massive MIMO的應用和升級堪稱“封神”事件，一舉改變了4G到5G產業週期的真正價值和真實使用者體驗。

所謂Massive MIMO，是指大規模天線陣列技術。其基本原理是極大數量增加基站中的天線數量，從而對不同的使用者形成獨立的窄波束覆蓋，基於使用者的空間隔離系統同時傳輸不同使用者的資料，從而數十倍提升系統吞吐量。可以通俗一點理解，Massive MIMO就是讓移動基站中由原先的獨唱，變成了一場大合唱。這樣傳輸給使用者的聲量更大，資訊更多，甚至十倍升級了使用者的下載速度。

而更加值得注意的是，Massive MIMO技術始終沒有停滯不前。在4G時代率先將其引入產業化的華為，在5G時代的變遷中，在行動通訊走向“雙碳”綠色的必經之路上，持續率先推動著Massive MIMO的進化。借用一些朋友的話說，Massive MIMO的“神作”不是一場電影，而是一部連續劇。

這部劇的最新劇情，是8月30日，在華為舉辦的無線首屆媒體沙龍暨MBBF2021預溝通會上，華為無線產品線首席營銷官甘斌發表了《華為持續引領，開闢5G Massive MIMO綠色新賽道》的主題發言，馬上引發了業界的強烈關注。其原因在於，華為分享了Massive MIMO領域的下一個突破性創新方向——引領綠色5G網路建設。

甘斌表示：“面向雙碳目標，華為通過超大規模天線陣列的突破性創新持續引領，通過對基帶演算法、天線等軟硬體創新，實現超大規模天線陣列，最大化天面利用、綠色節能和體驗覆蓋，開闢5G Massive MIMO綠色新賽道。”

這次全新的技術升級，讓原本為提升使用者體驗，擴充站點能力而生的Massive MIMO有了全新的身份：“雙碳”時代的節能大使。

從4G的變革者，到5G的開拓者，再到綠色節能時代的先鋒官。今天，我們們來分享這樣一個故事——關於華為推動的Massive MIMO進化三部曲。

將Massive MIMO引入4G，為無線通訊爭一先

多天線陣列技術，其實在原理上講並不複雜，也早就在行動通訊學術界有過探討。但在產業中真正落地卻非常複雜。其原因在於，Massive MIMO需要資料傳輸能力、天線工程化、軟硬體適配的綜合保證，是一道完完全全的綜合題。雖然業界都看到了它的可能性，但直到4G中期也無法將之產業化。

直到2014年，厚積薄發的華為出手了。基於通道互易性在多天線領域的研究，華為在Massive MIMO引入4G方面完成了創新突破。當年9月，華為聯合中國移動推出了全球首臺實驗室樣機，並在一年後推出了Massive MIMO商用樣機。

隨後，北京、上海、東京等城市分別在華為的產品賦能下開啟了Massive MIMO測試與試執行，效果非常理想。當時，Massive MIMO條件下4G網路可以實現單載波實測速率超過650Mbps，數倍提升了運營商的頻譜資源使用效率，並且將基站訊號覆蓋範圍提升了近一倍。

與此同時，Massive MIMO還在城市環境中展現出了一種影響至今的關鍵優勢，由於Massive MIMO的天線陣列呈現出立體的訊號覆蓋範圍，非常適合城市立體空間中的使用者分佈，極大提升了城市使用者的行動網路體驗。在地形複雜、干擾極多的高樓、地鐵、居民樓裡能夠痛快上網，Massive MIMO功不可沒。

而對於運營商來說，華為引領的Massive MIMO變革還有一個巨大優勢，就是其改造成本小，使用者無需更換機型，業務提升力度卻極大。並且Massive MIMO在當時被廣泛認為可以面向5G演進，將進一步節省運營商長期成本。因此，Massive MIMO在4G時代後期形成了一股行動通訊的升級風潮，間接推進了移動經濟、數字化業態的到來。

而華為也確實踐行了諾言，接下來的5G時代，Massive MIMO並未缺席。

5G到來，與大頻寬協同出擊

當5G到來之前，Massive MIMO已經被業界認為是必備方案。而華為又在此時提出了一個新的問題：Massive MIMO僅僅是應該跟進5G;還是要在5G時代完成進化，成為5G特性的放大器?

後來的答案，是華為選擇了後者。

5G的核心特性是大頻寬，而Massive MIMO的多通道能力恰好可以成為5G特性的落地介面。但這個理論上的產業設想並不容易實現，需要多方面的技術積累與長期的產業實踐。

在4G向5G的轉化期，華為在加大重點技術研發的同時，陸續推出了多種商用裝置，為5G進化完成產業準備。最終，華為推動了Massive MIMO的第二次進化，大頻寬Massive MIMO成為產業現實。

2018年，華為在MWC釋出了全系列場景化Massive MIMO AAU，深度匹配5G部署的多樣化場景。為了相容5G網路裝置中多頻段、多制式的網路特點，華為推出的Massive MIMO產品相對於4G複雜度提升了上百倍，並且加入了AI自動駕駛網路技術，極大程度提升了Massive MIMO裝置的運維管理效率。

隨後，華為的5G Massive MIMO在多個城市進行了落地。在產業實踐中，華為的5G Massive MIMO裝置整合度更好，基站尺寸更小更輕，降低了5G網路的更新部署成本，實現了相比4G的10倍以上體驗升級。

2020年10月，華為與中國電信聯手完成了地鐵場景的5G室內分散式Massive MIMO技術試點，這一試點在室內數字化分佈系統中引入Massive MIMO技術，有效解決室內5G的小區間干擾問題，使用者速率提升40%以上。這一創新，不僅在室內實現了千兆體驗，為商場、體育場、餐廳等場景帶來了優質的5G升級，更為場景化需求極強的5GtoB業務探明瞭方向。

經過實踐，華為證明了TDD Massive MIMO是5G成功的基礎。甚至說，5G時代需要把多天線技術帶入每個頻段、每個場景，最大化釋放大頻寬的潛能。除TDD頻段外，華為也在推進FDD向Massive MIMO演進，毫米波向超大規模陣列演進，全頻段走向Massive MIMO，為5G的極致體驗打通最後一公里。

而在5G進行時的今天，低碳綠色的社會責任逐漸成為通訊產業必修課。此時華為又極具前瞻性地提出了新的問題：5G僅僅需要體驗升級嗎?Massive MIMO是否能為環境和社會貢獻更多?

“雙碳”時代，走向綠色Massive MIMO

可能很多身在通訊產業之中的朋友，也不會想到Massive MIMO在無線通訊產業的第三次升級，竟然是向著綠色節能、低環保的新方向。

數十年來，無線通訊產業都是向著“更快、更強、更高效”奔跑，似乎頻寬和速率是永遠的方向。但在“雙碳”目標明確上升為國家戰略的今天，無線通訊肩頭也迎來了更多責任。從來身處時代潮汐最前沿的無線通訊，似乎也應該在節能環保的大勢所趨下完成一次“爭先”。

為此，華為推動了Massive MIMO的第三次進化：面向資源利用與節能減排需求的全新升級。

事實上，華為一直在Massive MIMO領域推動節能減排的持續優化。但以往的方案更對是對中射頻、功放等有源部分的持續優化，使能每位元能效實現漸進式提升。而這次升級之所以能被稱為突破式進化，是因為華為通盤考慮了Massive MIMO的多重資源消耗與能源節約，推進了面向“雙碳”目標的質變式升級。

具體而言，新的綠色Massive MIMO在資源利用上踐行了三重“最大化”：

一、面向站點空間，推動天面利用最大化：以往，Massive MIMO的迎風面積只有0.3平方米，站點天面空間沒有被充分利用。而新型綠色版的Massive MIMO可以實現無障礙部署，充分利用空間，最大化天面資源利用率。

二、面向能耗問題，推動綠色節能最大化。在站點最為核心的能耗問題上，新型Massive MIMO可以實現更窄的業務通道波束，進而推動基站可以配置更低的發射功率，降低基站能耗。新型綠色版Massive MIMO配置了160W的發射功率，即可達到傳統320W的覆蓋範圍。在邊緣使用者覆蓋體驗相同的前提下，新型綠色版Massive MIMO可以降低50%以上能耗。

三、面向建站成本，推動體驗覆蓋最大化。在不增加基站發射功率的前提下，新型綠色版Massive MIMO能夠提升下行覆蓋3dB，上行覆蓋也會相應增強。以此方案，可以讓邊緣使用者平均體驗提升30%，從而可以降低基站建設數量與綜合成本。

華為推動的新型綠色Massive MIMO，可以說是在站點、功率、體驗等多方面進行了突破式創新，既確保了運營商效益與成本優化，同時也令使用者體驗得到保證。只有這種多贏局面下，“雙碳”目標才能切實推動和發展，無線通訊產業才有實際的價值進化可言。

在媒體採訪中，甘斌解釋了華為能夠數次引領Massive MIMO進行行業升級，背後的原因究竟是什麼。

首先，技術升級背後是對技術趨勢、產業方向的洞察。華為很早就看到了Massive MIMO面向未來發展的一系列必然性。諸如大頻寬、低功耗，既是無線通訊的必經之路，也是Massive MIMO的確定方向。把握這一洞見，華為始終堅持早佈局、早準備，進而成為了每次升級的引領者。

其次，華為在技術上進行了多路徑的準備，確保大量關鍵技術都已就緒。否則在洞察出來之後，想法會無法與技術升級相適配。只有高強度的研發投入，始終堅持對大量基礎方向的佈局與推進，才能確保華為始終走在引領者的軌跡上。

最後也是最根本的，是面向客戶需求的產品創新精神。運營商客戶需要什麼，華為就鑽研和準備什麼。這種直接但始終不變的供需邏輯，讓華為往往能“執先”而行，為產業擔當探索者。

在刻不容緩的雙碳時代，Massive MIMO或許將又一次成為爭先的勝負手。

Massive MIMO的三次進化，也在某種程度上註解了“華為”精神：忠於為需求而創新，敢於為天下爭一先。