Massive MIMO，通信領(lǐng)域的新寵，直面流量高地挑戰(zhàn)

隨著互聯(lián)應(yīng)用的迭代出新、智能手機(jī)的平價(jià)化、以及各國(guó)運(yùn)營(yíng)商提速降費(fèi)惠民策略落地，全球通信產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，就LTE而言，截止到2017年，全球共有651張LTE網(wǎng)絡(luò)，219張LTE-Advanced /LTE-Advanced Pro（4.5G）網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)根據(jù)思科第11次年度VNI全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量預(yù)測(cè)，未來(lái)五年內(nèi)促使移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)七倍。

站點(diǎn)和頻譜直接決定了網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋情況，但頻譜和站點(diǎn)資源畢竟是有限的，十分寶貴。MIMO（多入多出）技術(shù)可以在不增加站點(diǎn)和頻譜的條件下，成倍增加容量，從而成為運(yùn)營(yíng)商持續(xù)關(guān)注的核心技術(shù)。截止目前，全球已經(jīng)規(guī)模部署100多張4T4R網(wǎng)絡(luò)。

Massive MIMO作為MIMO技術(shù)的最高端利器，在2017年全年更是得到了業(yè)界極大的關(guān)注。中國(guó)聯(lián)通在2017年1月宣布完成了FDD 制式Massive MIMO的首個(gè)外場(chǎng)測(cè)試，緊接著，泰國(guó)、西班牙、土耳其、荷蘭、印尼、菲律賓、俄羅斯等十多個(gè)國(guó)家的領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商都紛紛宣布其完成Massive MIMO的外場(chǎng)測(cè)試。經(jīng)過(guò)外場(chǎng)驗(yàn)證，相較于傳統(tǒng)2T2R LTE網(wǎng)絡(luò)，Massive MIMO可以獲得3-5倍的容量增益，極大緩解了熱點(diǎn)區(qū)域的擁塞，尤其適用于CBD、商場(chǎng)、學(xué)校等場(chǎng)景。同時(shí)，Massive MIMO也是5G的核心技術(shù)之一，多個(gè)領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)將FDD LTE Massive MIMO在2018年列入其商用計(jì)劃，構(gòu)筑極致用戶體驗(yàn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)， Massive MIMO的商用將成為2018年運(yùn)營(yíng)商的弄潮兒，風(fēng)風(fēng)火火行走全球各地。

FDD 高階MIMO的最佳搭檔，TM9助力MIMO技術(shù)發(fā)揮最大價(jià)值

FDD Massive MIMO的規(guī)模商用，需依仗TM9產(chǎn)業(yè)的成熟。從技術(shù)原理帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)增益來(lái)看，這種相輔相成的依賴關(guān)系，主要有三方面原因組成：

原因一：TM9提供用戶級(jí)的Beamforming，實(shí)現(xiàn)MU-MIMO，提升網(wǎng)絡(luò)容量

TM9是在3GPP Rel-10中定義的一種傳播模式，相較以往，它增加了新的參考信號(hào)CSI-RS，負(fù)責(zé)用戶級(jí)的信道測(cè)量/反饋。不同的用戶可以有不同的CSI-RS配置，結(jié)合用戶級(jí)導(dǎo)頻DMRS，可以一起形成針對(duì)用戶的波束，達(dá)到波隨人動(dòng)的效果。同時(shí)，基站的波束可以從以往一個(gè)較胖的小區(qū)級(jí)波束變?yōu)槎鄠€(gè)較窄的用戶級(jí)波束，不相干的波束可以組成配對(duì)，實(shí)現(xiàn)MU-MIMO（多用戶MIMO），從而復(fù)用頻譜資源，提升網(wǎng)絡(luò)容量。

原因二：只有引入TM9才能突破導(dǎo)頻對(duì)天線端口的約束，實(shí)現(xiàn)多天線技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)

在3GPP Rel-10之前，LTE空口只用一種小區(qū)級(jí)導(dǎo)頻CRS，同時(shí)處理信道測(cè)量/反饋以及數(shù)據(jù)解調(diào)。多天線技術(shù)傳播的傳播中，每個(gè)天線信號(hào)的傳播途徑都不同，為了對(duì)每路天線傳播信道進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，需要為每一個(gè)天線端口分配一組CRS資源。隨著天線端口數(shù)的增多，導(dǎo)頻對(duì)空口資源的開(kāi)銷就越來(lái)越大，2端口時(shí)，導(dǎo)頻資源開(kāi)銷占9.5%，4端口時(shí)，導(dǎo)頻的資源開(kāi)銷占14.3%，天線發(fā)展到8端口及以上時(shí)，導(dǎo)頻開(kāi)銷已經(jīng)無(wú)法支撐多天線技術(shù)所帶來(lái)的增益，從而，CRS最大只支持到4端口。TM9將信道測(cè)量/反饋和數(shù)據(jù)解調(diào)的導(dǎo)頻分開(kāi)，改為2個(gè)新的參考信號(hào)CSI-RS和DMRS，CSI-RS負(fù)責(zé)信道測(cè)量/反饋，DMRS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)解調(diào)。導(dǎo)頻分開(kāi)的好處是CSI-RS可以用較少的空口開(kāi)銷滿足信道測(cè)量/反饋的要求，而DMRS只需要伴隨數(shù)據(jù)隨路發(fā)送，按需分配。因此TM9的引入能突破導(dǎo)頻對(duì)天線端口數(shù)的約束，達(dá)到8端口以上，并持續(xù)向更多端口數(shù)演進(jìn)。

原因三：引入TM9可大幅發(fā)揮下行協(xié)同技術(shù)，邊緣用戶下行體驗(yàn)可以提升20%-40%

通常小區(qū)邊緣用戶體驗(yàn)較差，其中很重要的一個(gè)原因?yàn)猷弲^(qū)干擾造成。通過(guò)下行CoMP(Coordinated Multi-Point) 協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)即可以大幅改善邊緣用戶的體驗(yàn)。CoMP包括聯(lián)合發(fā)送和干擾協(xié)同兩種，聯(lián)合發(fā)送是指相鄰小區(qū)之間都向邊緣用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，獲得功率增益和陣列增益；干擾協(xié)同是指通過(guò)調(diào)整同頻相鄰小區(qū)間用戶的波束調(diào)度，規(guī)避對(duì)邊緣用戶的干擾，提升邊緣用戶體驗(yàn)。

#相鄰小區(qū)下行協(xié)同示意圖#

由于TM9的測(cè)量導(dǎo)頻CSI-RS可以是用戶級(jí)配置，從而能更精準(zhǔn)的對(duì)相鄰小區(qū)發(fā)送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行測(cè)量，并協(xié)調(diào)調(diào)度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果來(lái)看，基于TM9的下行 CoMP技術(shù)可使邊緣速率提升20%-40%。

基于上述理由，我們可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)TM9不僅僅只是適用于Massive MIMO，它是整個(gè)多天線技術(shù)的最佳搭檔。在2T2R以及4T4R網(wǎng)絡(luò)條件下，引入TM9，可以提升邊緣用戶的增益；在Massive MIMO網(wǎng)絡(luò)中，TM9可以大幅發(fā)揮Beamforming和MU- MIMO的能力，網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置32端口Massive MIMO時(shí)，若基于Rel-14的四天線手機(jī)，網(wǎng)絡(luò)容量最高可達(dá)2T2R的6.5倍?？梢哉f(shuō)TM9將多天線的用戶體驗(yàn)提升到新的層次，TM9也真正充分發(fā)揮了多天線技術(shù)的價(jià)值。

TM9用戶級(jí)通道提供專屬體驗(yàn)，規(guī)模商用蓄勢(shì)以待

TM9的3GPP標(biāo)準(zhǔn)于2011年推出，高通、海思等主流芯片廠商其實(shí)已經(jīng)于2014年開(kāi)始陸續(xù)推出了支持TM9的芯片，從終端來(lái)看，只需要使用了能夠支持TM9的芯片硬件就具備了開(kāi)通的功能，也即是說(shuō)，終端廠家推送軟件給用戶，用戶一鍵升級(jí)支持TM9。市面上已經(jīng)有20多款手機(jī)硬件支持TM9。也就是說(shuō)，只待TM9商用網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟后，手機(jī)通過(guò)軟件升級(jí)，用戶一鍵即可享受專屬通道的體驗(yàn)。

再看網(wǎng)絡(luò)，諸如中國(guó)移動(dòng)、美國(guó)Verizon、韓國(guó)SKT等十余家領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行專門針對(duì)TM9的測(cè)試?？梢灶A(yù)計(jì)，2018年是多天線技術(shù)的不斷演進(jìn)的一年，更是TM9規(guī)模商用的一年。