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Massive MIMO:无线网络打开新篇章

时间:06-11 来源:华为技术 点击:

据预测,到2021年,全球移动数据流量在2016年的基础上将增长7倍,移动数据中视频业务占比将超过78%,每部智能终端平均每月数据流量需求将超过15GB。基于依赖频谱资源扩展网络容量和空口带宽共享技术的无线网络,面临着空前的挑战。

让我们抛开冗长繁琐的技术细节,如今的无线4G网络,最大瓶颈是什么?除了受终端功率限制传输距离这个不可逾越的物理障碍,我们发现同一个无线网络内,设备越多,网速越慢;机场、体育馆、广场、地铁等公共场所人多时,不管用的是什么手机,想看个小视频,网速慢得简直难以忍受。原因很简单,现有无线网络技术,在有限的无线频谱资源下,带宽对小区内所有终端共享,面对新应用的流量需求,显得杯水车薪,最终的用户体验大打折扣。

创新技术Massive MIMO带来曙光

Massive MIMO(大规模多输入多输出,又名大规模有源天线阵)技术,通过多用户空间独立性,在空间对不同用户形成独立的窄波束覆盖,基于用户的空间隔离系统同时传输不同用户的数据,从而数十倍地提升系统吞吐量。理论分析表明,当Massive MIMO的天线数趋于无穷时,各用户信道之间趋于正交,系统容量只与用户数量相关;实际商用网性能表明,即使用有限的64T64R天线数的Massive MIMO,也可大幅提升近十倍的单用户链路性能和4~8倍的系统容量。

三年一剑,经受考验

Massive MIMO大规模有源多天线描绘了美好的愿景,但对于基站需要耗费大量的资源,进行大规模天线的导频信道估计及空分计算,长期以来没有得到商用。华为经过多年努力,结合TDD的信道互易性在多天线领域的研究,做出了创新和突破,联合中国移动于2014年9月推出全球首台实验室Demo测试样机,2015年9月推出第一台Massive MIMO商用样机。在2015年底及2016年初,北京移动、东京软银分别开通了Massive MIMO商用测试站点,单载波实测速率超过650Mbps,一举打破无线通信领域频谱资源短缺的魔咒。

在过去一年里,华为与全球20多家领先运营商合作,进行Massive MIMO应用于移动通信领域的各种商用场景验证,以及严酷的测试工作,频段覆盖2.3GHz、2.6GHz、3.5GHz等TDD主流频段,为Massive MIMO商用部署奠定了坚实基础。

诠释品质,彰显价值

全球数百个商用试点表明,Massive MIMO不仅给运营商提升数倍的频谱效率,减少频谱租赁外,室外覆盖也扩大近一倍;相对于传统加密站点带来的同频干扰问题,Massive MIMO站点的精准赋性及零陷技术,不仅可提升边缘的速率,还大大减少站间干扰;室内楼宇覆盖更是天生绝配,Massive MIMO的3D赋形直接解决城市70%以上的室内覆盖。

TDD Massive MIMO仅需改造网络侧设备,即可直接施惠所有新老用户,给电信业务的延续性提供保障;其次,Massive MIMO可直接演进到5G,硬件能力已经具备,进一步保护了运营商的投资。中国移动与软银对此提出了4G网络5G化的理念,加速了Massive MIMO全面商用进程。

值得一提的是,Massive MIMO陆续获得2015年度GTI"最佳创新解决方案与应用杰出贡献奖",2016年度GTI"特别产业贡献团队奖"和"解决方案网络创新奖",2017年世界移动大会"最佳移动网络基础设施奖"。

商用现状

中国移动:无线网络"三高一限"应对利器

从首个上海浦东的Massive MIMO站点2015年9月开通试运行,到全中国30多个城市的陆续开通,华为联合中国移动全方位验证及测试Massive MIMO在三高一限(高楼、高话务、高干扰、上行受限)的各种商用场景,为全国的大规模商用铺平了道路。

容量提升:Massive MIMO的商用部署有效释放压抑的流量;持续的话统表明在大学校园、商业街、交通枢纽、场馆等业务热点,其容量相对8T8R提升3~6倍,CBD、高层住宅楼宇平均也提升3倍以上;一个小区有效承载原有网络三个载波以上的业务量。

覆盖提升:Massive MIMO三维波束赋形,可有效提升水平覆盖及垂直覆盖能力,相对于原来只能靠室内专网覆盖,现在通过一面Massive MIMO同时覆盖高楼层和低楼层,轻松穿透两堵墙面,最大程度解决高层楼宇的覆盖问题。

体验提升:Massive MIMO突破网络感知瓶颈。在小区接入200个用户以上的大话务情况下,传统8T8R宏站方案已无法满足用户实时业务体验诉求,然而Massive MIMO在接入用户超过600时,依旧可以持续确保用户上下行感知要求。

日本软银:全球首个"5G Project"

软银移动从2015年底第一个测试外场,2016年底40多个城市100多个站点的商用开启,MassiveMIMO在日本经历了严格苛刻的各种应用场景的模拟演练,促使软银在2016年9月正式发布"5G Project",将Massive MIMO技术正式投入商用。

容量提升:Massive MIMO

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