圖1：大規(guī)模MIMO：波束賦形和空分復(fù)用組合。

規(guī)模MIMO的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

大規(guī)模MIMO技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)如下：

（1）根天線消耗的功率極低。理想情況下，在總發(fā)射功率一定的條件下，每根天線所用發(fā)射功率與天線數(shù)量成反比例關(guān)系，并且在發(fā)射信噪比一定的條件下，總的發(fā)射功率也與天線的數(shù)量成反比例關(guān)系。因此，每根天線所需的發(fā)射功率與天線數(shù)量的平方成反比。從而有效降低大規(guī)模MIMO的應(yīng)用中所消耗的功率。

（2）信道“硬化”。當(dāng)天線數(shù)趨于無(wú)窮大時(shí)，信道矩陣可以采用隨機(jī)矩陣的理論進(jìn)行分析，信道矩陣的奇異值將趨向已知的漸進(jìn)分布[4]，并且信道向量將會(huì)趨向正交，最簡(jiǎn)單的信號(hào)處理方法是漸進(jìn)最優(yōu)的。

（3）熱噪聲和小尺度衰落的影響消除。采用線性信號(hào)處理方法，熱噪聲和小尺度衰落對(duì)系統(tǒng)性能的影響會(huì)隨著天線數(shù)量的增加而減小，并且熱噪聲和小尺度衰落的影響與小區(qū)間的干擾相比可以忽略不計(jì)。

（4）空間分辨率提升。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中隨著基站天線數(shù)的增多，波束形成能夠把所傳輸?shù)男盘?hào)集中到空間的一個(gè)點(diǎn)上，即基站能夠精確分辨每一個(gè)用戶，從而提高了空間分辨能力。

大規(guī)模MIMO面臨的挑戰(zhàn)

雖然大規(guī)模MIMO具有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些挑戰(zhàn)，包括：

1.前傳接口連接的高吞吐量

2.天線陣列校準(zhǔn)

3.天線單元間的相互耦合

4.不規(guī)則的天線陣列

5.天線陣列復(fù)雜

大規(guī)模MIMO遭遇的挑戰(zhàn)還來(lái)自如何去表征信號(hào)，測(cè)量天線陣列功率的要求不曾在傳統(tǒng)使用電纜傳導(dǎo)接口的場(chǎng)合出現(xiàn)過(guò)。

有意義的表征只能使用OTA (Over-The-Air) 測(cè)試實(shí)現(xiàn)。主要因?yàn)椋撼杀?、高頻率下進(jìn)行耦合帶來(lái)的高插損等原因使得電纜測(cè)試方法不可行;以及大規(guī)模MIMO 系統(tǒng)將無(wú)線收發(fā)器集成到天線中，這導(dǎo)致失去射頻測(cè)試端口。這種模式改變的結(jié)果是什么?

3D OTA測(cè)量

過(guò)去，將功率作為時(shí)間、頻譜或編碼(CDMA 系統(tǒng))的函數(shù)進(jìn)行測(cè)量。波束賦形的到來(lái)增加了另一個(gè)維度：空間或功率相對(duì)于離開(kāi)方向。圖2 給出功率測(cè)量示例?？罩袦y(cè)量參數(shù)可以分為兩大類：研發(fā)、認(rèn)證或一致性測(cè)試對(duì)于被測(cè)設(shè)備輻射特性的完整評(píng)估，以及生產(chǎn)中的校準(zhǔn)、驗(yàn)證和功能測(cè)試。