5G大規模MIMO技術

       5G即第五代移動通訊技術被稱為下一代的無線資料網路，隨著移動裝置的數量和使用無線資料流量人數的指數級增長，要求著研究人員必須解決容量限制等問題，對新一代技術問題及實現方法進行深度探究，挑戰心有通訊系統中存在的未能解決的問題，令網路在可靠性、覆蓋率、能效性和延遲性等特性上有新突破。

       有一項最早於1908年馬可尼提出的無線通訊技術叫MIMO技術，其定義為在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使訊號透過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通訊質量。它能充分利用空間資源，透過多個天線實現多發多收，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍的提高系統通道容量，顯示出明顯的優勢、被視為下一代行動通訊的核心技術。此項技術作為5G技術的一種實現方案，被研究人員進行了深度探究。利用MIMO技術，訊號透過基站收發信機(BTS)上使用大量的天線(超過64根)實現了更大的無線資料流量和連線可靠性，相對於原有標準只使用最多8根天線組成的扇形拓撲，新方式從根本上改變了現有標準的基站收發信機架構。這項技術有利於降低輻射功率，以數以百計的天線單元透過把無限能量指向到特定使用者，即使用預編碼技術集將能量集中到目標移動終端上，降低對於其他使用者的干擾。大規模MIMO在一定程度上解決了人們所擔心的5G超大功率輻射問題，亦更有利於目前受干擾限制的蜂窩網路使用者。如果大規模MIMO的想法真的可以實現，那麼未來的5G網路一定會變得更快，能夠容納更多的使用者且具有更高的可靠性和更高的能效。

       研究所面臨的網路系統挑戰基於此項技術使用了較多的天線單元。舉例來說，當前基於LTE或LTE-A的資料網路所需的導頻開銷是與天線的數量成比例的，而大規模MIMO管理了大量分時多工的天線的開銷，在上下行之間具有通道互易性。通道互易性使得上行導頻獲取的通道狀態資訊可以在下行鏈路的預編碼器中被使用。

       除上文提到的挑戰之外，實現大規模MIMO的挑戰還有：在一個或多個數量級下來確定資料匯流排和介面的規模;以及在眾多獨立的射頻收發器之間進行分散式的同步。這些有關定時、處理以及資料收集上的挑戰使得原型化驗證變得更為重要。為了讓研發者能夠證實對應理論，這就需要將理論工作轉移到實際的測試臺，透過使用真實應用場景中的實際波形，研發者開發出產品原型並確定大規模MIMO的技術可行性和商業可行性。就新型無線標準和技術來說，把概念轉化為產品原型的時間就直接影響到了實際部署和商業化的程式。加快開發出產品原型，5G網路的應用能更好地受益於這項創新技術。