面向5G的毫米波Massive MIMO矩阵设计技术研究

王志兵 李杏清 魏海红

（1.东莞职业技术学院；2.广东创新科技职业学院）

本文针对角度分辨率，功率损耗和空间使用等问题，完成采用双差频信号的三维立体的毫米波Massive MIMO阵列设计，并通过编程完成实验仿真，实验结果表面，该阵列设计在低系统成本的情况下提高了角度分辨率，减少天线在设备中所占据的空间，有效地提升系统整体性能，减少功率损耗。

与前几代移动通信技术相比，5G面临极大挑战：用户体验速率扩大10～100倍、更高的频谱利用率、毫秒级的端到端时延、大规模连接数扩大10～100倍。大规模天线技术（Massive MIMO）引起了学者的广泛关注。相比于传统的MIMO，Massive MIMO有以下优点：（1）极大地提升空间分辨率，在没有基站分裂的条件下实现深度挖掘空间资源。（2）极大地减少干扰，实现信号的可靠高速传输。（3）在不同的维度情况下该技术有利于频谱效率的提高和能量的利用。现有的5G设备其工作频段范围大概在几百兆赫兹到几个G赫兹，这样有利于提高通信的各项性能，但是，这个范围的微波频段非常紧俏，几乎被分配完了，想要在这个频道范围内提升系统的容量或者是提高频谱利用率几乎是不可能的，所以研究人员有了其它想法，能不能拓展出新的频段，实验表明，3G赫兹以上的毫米波频段因具有丰富的频谱资源而被视为潜在的可开发利用波段。然而，单纯的毫米波频段系统自身带有路径损耗大的特点，不适合远距离传输。将毫米波技术同Massive MIMO技术结合，Massive MIMO技术可以弥补毫米波技术缺陷，毫米波技术因为其波长短而更适合大规模天线阵列的部署，这使得毫米波Massive MIMO技术具有较低复杂度和较好性能的优点而成为研究5G技术的热点之一。……