1 大规模MIMO技术的研究现状

我国经济的迅速发展和科学技术的不断进步,让现代化信息技术获得了长足的发展,甚至渐渐渗入到社会生活中的各个领域之中。直到最新推出的第四代移动通信技术（4G），它的数据业务传输速率直达每秒百兆甚至于千兆比特，因而能够在大程度上满足以后一段时期内移动通信应用的需求。紧接着，随着智能终端的大量使用以及移动网络新服务需求上的持续提升，无线网络传递速率要求目前以指数不断上升，直至2020年，无线网络通信传输的速率要求将变为现在正在各大网络移动运营系统的千倍之多，可以支撑甚至每秒千兆比特传输速率的4G移动网络通信系统，但是依旧不能满足未来移动网络通信的需要。84097

对于4G之后移动网络通信的进步，为了改良系统笼罩的性能、提高无线资源能效利用率、大量降低单位比特能耗，异构分布式协作的网络技术以及智能组织组网络技术受到业界比之前更为广泛的关注。

然而，在现在典型的小区设置与固定的节点天线个数配置的条件下，全球各地的研究者均表示，MIMO无限通信传输系统将存在传输功率、传输效率与频谱难以提升的“瓶颈”问题。由于这个原因，研究者们提出，如果在各节点用许多大规模阵列天线替换现在使用的多天线，形成大规模MIMO无线网络通信环境，用来深度挖掘、使用空间维度的无线资源，改良完善未来移动网络通信的频谱与传输功率、传输效率等问题。

自前些年以来，大规模MIMO无线网络通信技术引起了研究者们的广泛关注与探索，有一些最初的通信传输研究相关的工作报道发布在各类文献上，其中的那些工作关联到通信传输方案设计实施、传输性能研究分析等等多个许多值得关注的东西。论文网

紧接着大规模MIMO技术的问世，国内外目前已经有愈来愈多的研究者们投身于大规模MIMO技术的研究之中。Zakhour R和 Hanly S V给出了基站间联合的大规模天线阵列系统的性能上的探究，在基站天线数与用户数在一定比值的条件下等比变大时，运用随机矩阵理论和拉格朗日对偶性理论，提出了在两种蜂窝下行链路之中最大化最小速率的最佳发送功率定理以及联合处理波束的向量设计[9]。然而对于大规模天线阵列通信系统，因为存在基站间调度的时间延迟等问题还有基站的处理问题的复杂度，基站与基站之间的联合在现实系统中实在是非常难以实现。Marzetta T L提出了在大规模天线阵列基础上而进阶出来的非协作性传输的方法。在基站天线数接近无限大的时候，与之无关的快衰落与加性噪声终于被去除。频谱效率也不依靠频带宽度，并且每比特的传输总能量接近零。而且使用最普通明了的波束成型便能够实现无干扰传递。然而在基站运用导频来取得CSI的时候，因为被导频污染所影响小区里存在的干扰而没有办法全部去除[1]。

由于网络通信系统的收发天线数量变多，收发机波束矩阵的计算复杂度也呈指数级提升，尤其是波束成形优化的考究，其中的复杂度将致使当前收发机的计算能力不足。因而，针对大规模MIMO网络通信系统，怎样设计有用的低复杂度功率分配算法和收发机波束成形，理所当然地成为重要研究课题之一。并且，由于通信系统的收发天线数量变多，还有用户终端节点变多，运行数据采集还有处理通信系统的能量消耗也呈指数级提升。因而，怎样有效地减少大规模MIMO网络通信系统的能量消耗也成为了热门话题，尤其是在能量消耗成为下一代无线网络通信系统的关键指标之一的大环境下，高能效的设计和实现也都会成为是5G无线通信技术的最主要方向之一。