5G時代，Massive MIMO迎來全新發展。
面向高質量5G網絡覆蓋，圍繞大規模天線陣列技術（Massive MIMO）的創新已經成為設備商的全新著力點。
日前，河北聯通在河北衡水完成新一代廣角MetaAAU的試點驗證，相比傳統8T8R設備，在網絡建設成本無顯著增加的情況下，大幅提升小區上下行覆蓋約4dB，帶來30%以上的用戶體驗提升。成績背後，Massive MIMO的技術創新引起業界廣泛關注。
面對高速發展的移動通信網絡應用需求，持續提升無線網絡空口吞吐量與網絡覆蓋能力，已成為行動網路通信無線技術發展的動力和目標。
數字經濟的不斷發展，讓用戶對網絡的廣度和深度均提出了更高的訴求，作為移動通信網絡中最前端的關鍵部分，天線承載著通信系統收發信號的重要作用，其性能好壞直接影響了無線通信系統的通信能力，那麼，究竟什麼是Massive MIMO？隨著5G網絡的持續滲透，其發展又呈現何種態勢？
發現5G網絡關鍵一「面」
移動通信十年一代，從2G到5G，隨著通信系統不斷向更高的頻段，更大的帶寬進行發展，天線尺寸進一步縮小，天線數量進一步增加，天線的發展也從最初的全向天線、單頻單通道，走向現在的Massive MIMO。
天線的數量對通信系統的頻率效率，傳輸速率，可靠性都有直接的影響，為了保證通信服務質量，通信基站大多都會配備大量的天線，用於提高通信頻譜的效率。與傳統設備的2天線、4天線、8天線相比，採用Massive MIMO技術的通道數可達32或者64，天線陣子數可做到192、512甚至更高，首先在增益大大超越傳統設備。
同時，在信號覆蓋維度上，傳統通信方式是基站與手機間單天線到單天線的電磁波傳播，Massive MIMO系統可以控制每一個天線單元發射（或接收）信號的相位和信號幅度，通過對多個天線單元進行調節，產生具有指向性的波束，這便可以使無線信號能量在手機位置形成電磁波的疊加，可以使通信波數集中在規劃的範圍內，有效避免信號在不同區域之間的干擾問題，降低通信的傳輸功率，進一步提升網絡覆蓋、用戶體驗、系統容量。
需要指出的是，在單天線對單天線的傳輸系統中，由於環境的複雜性，電磁波在空氣中經過多條路徑傳播後在接收點可能相位相反，互相削弱，此時信道很有可能陷於很強的衰落，影響用戶接收到的信號質量。而當基站天線數量增多時，相對於用戶的幾百根天線就擁有了幾百個信道，他們相互獨立，同時陷入衰落的概率便大大減小，這也大幅降低了通信系統的運維難度。
記者了解到，早在4G時代多天線技術就被引入，到了5G時代，隨著部署頻段的升級，多天線技術的規模進一步擴大，而為了應對逐漸複雜的場景變化，Massive MIMO迎來全新發展。
百舸爭流下的技術創新
宏觀來看，隨著移動寬帶業務的不斷升級，尤其是視頻業務的快速發展，給通信網絡部署帶來了極大挑戰，面對高速發展的移動通信網絡應用需求，持續提升無線網絡空口吞吐量與網絡覆蓋能力，已成為行動網路通信無線技術發展的動力和目標。
同時，面對5G在峰值速率以及系統覆蓋方面新需求變化的挑戰， Massive MIMO是需要改進提升的關鍵技術之一。
眾所周知，5G最大的核心特徵是廣連接、低時延、大帶寬，而大帶寬的能力與Massive MIMO的多通道能力完美地契合成為5G特性的放大器，從5G天線發展趨勢來看，高集成度的Massive MIMO是5G關鍵技術，具備超強的波束賦型能力，正為5G帶來可觀的性能提升。
以此次河北聯通為例，本次攜手華為部署驗證的廣角MetaAAU方案，採用超大規模天線陣列技術提升天線增益，通過全新超廣角偶極子振子，以及創新Meta透鏡材料，創造性地實現水平180度廣角掃描，通過2個扇區達到3個扇區覆蓋效果。
在成本可控的情況下，大幅提升覆蓋和用戶體驗，面向未來能夠有效應對鄉農場景未來流量增長的需求。廣角MetaAAU方案創造性的解決了鄉村5G部署投資收益和用戶體驗兼顧的難題。
事實上，近年來，除華為外，以中興通訊、愛立信、中信科移動為代表的設備商在Massive MIMO的技術也均有大量深耕與實踐。
其中，中興通訊持續聚焦核心技術創新，面向未來網絡的大容量場景，基於AI的智能網規網優工具降低M-MIMO建網和網優的複雜度，並得益於新一代硬體平台的技術突破以及軟體算法創新，推出的Massive MIMO產品，在保持192天線陣子、320W輸出功率、200MHz帶寬的高性能下，體積和重量下降30%-40%，可輕鬆實現單人安裝、單手搬運，大大提升了運營商的網絡建設效率。
愛立信面向中國市場推出的新一代有源無源天線一體化（A+P）無線設備AIR 3218，具有行業領先的體積和重量，在不增加天面、不需要鐵塔改造的情況下，實現5G Massive MIMO高效部署。
中信科移動聯合甘肅移動對城區網絡進行了Massive MIMO技術應用場景下的SSB波束智能優化，作為5G中使用的最重要的導頻信道之一，其作用關係到UE接入小區的很多方面，應用落地也為提升複雜場景的5G覆蓋能力提供了借鑑。
無疑，5G網絡建設正在如火如荼地進行中，與此同時，5G的應用也已深入到如工業製造、醫療領域、礦產能源等千行百業中，在產業驅動與技術深化的背景下，Massive MIMO的能力還將不斷「升維」。
「升維」5G精品網
經過四年的規模建設，5G在第一波市場已經進入高速發展期，並帶來了顯著價值，5G的商業化已經進入正循環。隨著應用場景的不斷延伸，5G行業場景的多樣化，網絡能力將面臨更多、更高的要求，5G網絡需要持續演進和增強。
去年6月，在匈牙利布達佩斯剛結束的3GPP RAN第96次會議上，R17標準正式凍結，R18基本完成立項。R18將是5.5G的第一個協議版本，也推動5G邁向全新發展階段。
據悉，5.5G在原有3GPP定義的三種業務基礎上進行擴充，新增三種業務類型，即上行超寬帶(UCBC)，寬帶實時交互(RTBC)和通信融合感知(HCS)，網絡能力將增強10倍，其中，就包含上行能力，時延能力和定位精度等。
總的來看，毫米波具備更寬的頻譜資源，更高的空域隔離度，更窄的波束，更精準的波束協同等特徵，這將使得上下行靈活時隙配比更容易實現並大幅提升定位和感知能力，從而滿足大上行和通信融合感知業務需求，而Massive MIMO的波束成形正好補足了其衰減強烈的短板，可見，5.5G時代，Massive MIMO將是使能網絡走向精品的關鍵。
同時，5G時代，室內數位化的角色已悄然改變，從全場景體驗到一網多能，超寬帶、多天線、智能化綠色極簡網絡正在引領5G室內數位化全面加速，相比於傳統的小基站，面對建築結構複雜、站址獲取困難、建設費用高等場景，5G Massive MIMO也能充分發揮超大規模天線陣列立體覆蓋優勢，通過AAU外打內的方式解決該小區5G覆蓋問題，進一步推動5G網絡降本增效。
從全場景覆蓋，到全空間體驗，再到全價值挖掘，無線網絡擴展可用頻譜已成為網絡發展的必然方向。目前，3GPP已經將5G系統頻段擴展到6~100GHz的毫米波頻段，在這個頻率範圍中，還有大量連續的空閒頻段可使用，無線信號的覆蓋更有挑戰性。
可以預見，面向未來網絡建設，5G Massive MIMO技術仍具有極大的發展潛力，因此，設備商還需與產業鏈合作夥伴攜手同行、融合共創，在加速推動5G賦能千行百業數位化的同時，實現5G Massive MIMO的深化發展。
采寫：博文
圖表：張曙念
編輯：博文
指導：新文
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