摘要
在这篇来自《移动网络》的采访中，Remcom 讨论了大规模 MIMO 信道建模的新方法将如何成为 5G 网络推广和应用成功的关键。
尽管 5G 标准仍在制定中，而且要到 2020 年才会全面采用，但这一进程比时间表所显示的时间更进一步。 许多研发工作都集中在构成 5G 空中接口的无线电技术的传播特性上，而对毫米波频段大规模多输入多输出（Massive MIMO）的研究则是这项工作的重要组成部分。 在《移动网络》杂志的这篇文章中，Remcom 专家讨论了大规模 MIMO 信道建模的新方法将如何成为 5G 网络推广和应用成功的关键。
1.5G 比你想象的更近
尽管5G 标准仍在制定中，国际电信联盟（ITU）也计划到 2020 年才全面采用 IMT-2020 标准，但这一进程比时间表所显示的时间更进一步。3GPP 的目标是在今年晚些时候首次冻结新无线电标准，并且在新无线电系统领域开展了大量研发工作。
其中大部分研发工作都是在研究构成 5G 空中接口的无线电技术的传播特性，而毫米波频段的大规模多输入多输出（Massive MIMO）研究则是这一工作的重要组成部分。
2.大规模 MIMO 将大规模应用于 5G
对于 5G，业界的目标是以 10-100 倍的数据传输速率连接 10-100 倍的设备。这要求整体容量提高 1000 倍或更多。此外，人们还希望能够满足日益多样化的用例，从在密集城区移动的移动设备，到部署传感器和联网汽车等物联网设备。
尽管将部署多种使能技术，但大规模多输入多输出（Massive MIMO）技术将发挥重要作用，因为它通过空间多路复用和波束成形技术提高了频谱效率。大规模多输入多输出天线部署了数百个元件，这些元件可以协同工作，将波束导向同一频率的多个用户，从而使容量和连接设备的数量实现数量级的增长。对于物联网带来的吞吐量和容量增长以及设备密度，Massive MIMO 将成为关键。
3.但大规模多输入多输出也带来了更多的复杂性
大规模多输入多输出（Massive MIMO）利用波束成形技术将信号引向特定方向，而不是辐射整个小区，从而提高了频谱效率，减少了干扰，但也增加了复杂性。
小基站的密集化要求基站越来越多地放置在复杂的城市环境中，这些环境具有丰富的多径，信号会从多个表面反射和衍射。波束成形需要对通信链路两端每个天线之间的信道进行鉴定，随着天线数量的增加，需要的信道状态信息也会大大增加。虽然大规模多输入多输出（Massive MIMO）可在任何频率下有效使用，但 5G 带来了新的毫米波频段，其较小的波长将使越来越多的天线元件更容易安装在一个设备上。因此，预测发射和接收信号在间距较近的天线上如何变化需要更详细的模拟。
为了保持与小基站用户的连接，基站需要不断更新信道信息，并计算向每个用户发送信号的最佳方式。多输入多输出波束成形依赖于 "先导信号"，它使基站能够确定信道的特征，并利用其大型天线阵列将波束导向单个用户。来自邻近小区的先导信号会在网络中引入干扰或先导污染，从而大大降低大规模多输入多输出波束成形的性能。
4.准确的渠道建模对于理解这种复杂性至关重要
信道建模使您能够预测或了解不同设备之间的传播环境。要了解如何评估大规模多输入多输出（Massive MIMO）的性能，运营商和供应商需要对用户在环境中移动时信号如何到达进行非常精确的建模，包括高水平的多径、信号和天线极化等复杂因素，以及天线阵列相位的细节。预测每种使用情况下接收到的信号，然后用来评估波束成形的效果。在模拟波束成形时，您需要获取定义了建筑材料、地形、植被和其他结构的数据，以便对这些不同的变量进行详细模拟。
5.目前的规划技术无法满足需要
过去，运营商和系统设计人员可能会使用简单的统计或二维信道模型，但对于大规模多输入多输出（Massive MIMO）而言，我们现在讨论的是一个非常详细的模型，以确定信号传播的位置和方式，以及如何将实际波束传送到单个设备。
寻找多径可能会变得非常复杂。在城市地区，你可能有一条直达设备的视线路径，也可能有许多其他路径，信号从一条路径到达另一条路径，每条路径都会呈现不同的信号副本。此外，每条路径的相位及其在多输入多输出系统每个元件之间的变化对于了解多输入多输出系统的性能也非常重要。为了满足这一需求，3D 射线跟踪利用模拟来预测所有这些影响，以了解不同情况下的信道情况。
6.模拟实际 3D 波束成形需要很高的细节
大规模多输入多输出（MIMO）预测信道建模需要更高水平的细节，需要全三维光线跟踪模型来捕捉正在发生的所有三维效应。然而，大多数光线跟踪模型开箱即用，无法满足计算大规模多输入多输出（MIMO）多径细节的任务，因为这需要对阵列中的每个发射天线进行模拟，而这在大规模多输入多输出（MIMO）情况下计算量过大。大多数解决方案都试图通过简化假设来解决这一问题，而我们则试图保留细节，但优化计算，尽量减少对运行时间的影响。
7.Remcom 如何满足这一需求
Remcom 率先将 MIMO 信道建模技术推向市场。在大规模 MIMO 建模能力方面，我们的Wireless InSite解决方案独一无二，领先于市场。它不仅具有三维光线跟踪功能的全部精度，还进行了高级优化，开箱即可运行。对于模拟，人们普遍认为需要在速度和精度之间做出权衡。有了我们的 MIMO 方法，您就不需要折衷--您可以在不牺牲性能的情况下获得精确的结果。
运营商和设备制造商现在可以利用建模工具推进 5G 试验，该工具可快速、准确地对关键的 5G 技术使能因素进行预测建模。
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