1、技术应用 中国宽带 2023 年 5 月-120-引言近年来，移动通信在我国获得了快速的发展，移动通信尽管集成了一些多媒体业务，但由于人们对于传输速度快速、高效的要求，所以它仍然是当前应用最为广泛的一种通信技术。而随着MIMO技术越来越成熟，其被广泛应用于移动通信中。在移动通信系统中使用MIMO技术能够有效提升信息传输效率，从而使整个系统性能得到极大的改善和提高，这对推动整个移动通信行业有着重要意义。一、MIMO技术简介所谓MIMO技术主要体现在发射端与接收端各自采用多道发射天线与接收天线相结合的方式，以及多进单出的基本方式。在实际应用过程中，可以将其与其他技术相结合形成多种新型通信技术。MI
2、MO技术主要分为三大类：波束赋形、空间分集和空间复用。这一技术利用若干独立频率天线实现信道容量提高，同时，还可以有效地减小信道之间的干扰程度，以增强无线通信系统的整体性能。其基本原理就是利用两个不同频段进行信息交互与传递，实现数据双向传输，同时，提高系统容量等效果。这种技术既可以增强信号传输的效率，还能减少通信成本。随着科学技术的不断进步以及人们生活水平的提高，在很多行业中都得到了应用，尤其是通信技术，更是得到了广泛应用。在无线通信中，由于其具有较强的灵活性以及较高的可靠性等特点，使得其成为现代社会发展过程中不可缺少的一种手段。从本质上看，MIMO技术为空间复用与空间分集提供了一定的表现形式，
3、并且能够进一步提升无线通信系统的运行质量和稳定性。当前，MIMO技术被广泛运用于各种通信设备当中，包括移动终端、智能电视、无线局域网等等，这些设备均通过使用该技术来获得良好的用户体验1。二、MIMO技术的分类（一）空间复用技术空间复用技术已成为21世纪高新技术的重要组成部分，而空间通信网络是实现这一目标的关键技术。空间复用技术主要由3个方面组成：卫星、地面和用户终端三部分。MIMO技术作为一种新型的空时分组码，具有容量大、频带利用率高、抗衰落能力强等优点，在卫星通信中得到了越来越广泛的应用，但是由于它采用正交频分复用（OFDM）调制方式，需要使用大量的信道状态信息(CSI），这使得其频谱效率较
4、低，同时也增加了系统的复杂度。空间复用技术是MIMO技术在卫星通信中的应用，它具有提高通信系统容量、改善信道质量和增加频谱效率等优点。空间复用技术与传统无线通信技术相结合能够显著增强现有移动通信网络的性能，因此受到了广泛关注。这种技术不仅可以利用无线资源实现信息共享，而且还能充分利用已有网络资源，为用户提供新业务服务。（二）空间分集技术空间分集技术作为一种提高无线传感器网络生存周期的有效手段，能够极大地延长无线传感器节点的寿命和减少能量开销。MIMO技术具有容量大、抗干扰性强等优点，可以使天线阵列获得更好的性能，因此将其应用于无线传感器网络中，是一个很有意义的研究方向。一般情况下，空间分集技术
5、可分为两种：一种是基于单用户的分集器；另一种是多用户多通道分布式系统。空间分集技术在MIMO技术中已经得到了广泛的应用，其主要目的就是为了提高传输容量和频谱利用率。但是由于传统MIMO信道模型假设为完全匹配条件下的理想状态，因此存在着一定的局限性，无法准确反映实际环境。由于无线通信的干扰因素很多，且受时间、地点等多方面的限制，使得人们很难对各种干扰源进行精确建模，从而导致空间分集效果不好。因此，必须根据通信对象特点来建立合适的信道模型，为空间分集技术的应用奠定良好的基础2。传输分集的特性是在多条独立路径上传输相同的数据；接收端通过分集合并技术；抵抗信道衰落，MIMO 技术在高流量热点场景运用分
6、析 张巾莹1,2 马丹1,2 刘晗1,2【摘要】现如今，随着我国科学技术的不断进步与发展，移动通信行业也得到了前所未有的快速发展。因此，人们对移动通信技术的需求越来越高。M I M O 技术就是在这一背景下诞生出来的一种新型无线通信技术，由于其具有较多优点以及良好的应用前景，所以被广泛运用到各大领域之中，特别是在无线多媒体数据传输中有着较为显著的作用。本文主要对 MIMO 技术在高流量热点场景中的运用展开分析，以供参考。【关键词】MIMO 技术；高流量；热点场景技术应用 中国宽带 2023 年 5 月-121-MIMO 技术在高流量热点场景运用分析 张巾莹1,2 马丹1,2 刘晗1,2降低误码
7、率；提高系统的可靠性，不能提高数据速率。（三）波束赋形波束赋形的物理学原理是波的干涉现象。频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。波束赋形利用较小间距的天线阵元之间的相关性（天线间距为0.5-0.65），通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。无线基站也是同理，如果天线的信号全向发射的话，这几个手机只能收到有限的信号，大部分能量都浪费掉了；而如果能通过波束赋形把信号聚焦成几个波束，专门指向各个手机发射的话，承载信号的电磁能量就能传播地更远，而且手机收到的信号
8、也会更强。三、MIMO技术在高流量热点场景中的主要作用高流量热点场景是指在短时间内发生的大量用户使用同一产品或服务，且持续时长不超过1小时以上的行为。随着移动互联网时代的到来和智能手机等设备的普及，高流量热点事件层出不穷，对网络环境产生了很大影响，也给网络管理带来了挑战。MIMO技术在高流量热点场景中的主要作用，是提高频谱利用率和降低系统误码率。高流量热点场景由于业务需求与基站之间存在一定距离，导致部分用户无法获得足够带宽来传输数据，从而造成网络拥塞现象严重，甚至会对整个系统带来巨大影响。而MIMO技术会通过增加发射功率或采用预编码等方法解决这一问题。高流量热点场景具有突发性、随机性和复杂性等
9、特点，所以，传统的基于时间序列分析的预测方法在高维数据集上难以取得理想效果。MIMO技术能有效解决上述问题，但由于其系统复杂度较高，且对天线数量有严格限制，使得大规模MIMO网络中的信道分配策略成为一个研究难点3。四、MIMO技术在高流量热点场景运用近年来，MIMO技术取得了重要发展，特别是在移动通信领域中得到广泛应用。MIMO技术在高流量热点场景中具有明显优势，其在高流量热点场景中的运用可以有效降低系统能耗并提高频谱效率，不仅可以降低基站能耗和传输成本，而且还能够有效改善用户体验。（一）MIMO技术的信号设计以及信号处理MIMO技术的信号设计以及信号处理方式，在通信系统中发挥着重要作用。在M
10、IMO系统的实际应用中，需要对信号进行设计和处理，需认真识别MIMO上的信道，从而选择合适的传输方案。还要完成接收端的信号处理和设计，也就是对原始信号进行有用信息的提取。另一种是对所选天线进行调制或解调，由此达到收发的目的。这两方面均是比较麻烦而复杂的工作，且一般不可能完全做到，所以通常只能通过修改一些算法或进行某些改进以达到计算目的。改进后的算法是由设计信道所发射的信号，尽可能地设计出适用于大多数机型的通用信号，并且对MIMO信道下的编码进行修改。最后，需要对接收信号进行处理与设计，如果成功发出信号，该计划就更适用了，然后对接收到的信号进行处理，使之变得更加简单。（二）在传播方面的运用MIM
11、O技术在高流量热点场景传播方面的运用，使得其优势更加明显。然而由于传输信道存在着严重的衰落和多径效应，导致MIMO系统中信号接收性能受到极大影响，因此如何提高接收端的信噪比就成了目前研究的热点问题之一。空间分集技术就是为了克服这一缺陷而提出来的一种有效手段，它将发射天线与接收机之间的距离限制在一定范围内，以获得更大的增益和更好的信道容量。由于无线信道在传播与接收的过程中存在很多种途径，扰动编码可以有效地抑制噪声和多径衰减等因素对传输性能带来的影响。一般情况下，多径渠道都是在时域中利用平衡进行抵抗，这种形式已经有大量的试验，在CDMA系统中得到了运用。其中，MIM0系统中若干问题亟待解决。主要有
12、两种解决方案，第一种是在接收端进行均衡处理，第二种是将MIMO技术与0FDM技术相结合。目前已有很多学者对其展开研究工作，并提出了一些新的方案，但是这些方案都需要增加额外的硬件成本及功耗等缺点。两种方式既能提高通信效率，又能减少误码率。将两种不同技术进行联合优化设计，会收到比较理想的效果。通过以上两种方式，信号的传输质量得到改善，使其能运用到实践中去4。1.应用举例：5G毫米波商用系统架构5G毫米波商用系统架构通常由核心网(CN)、基带单元(BBU)和大规模天线阵列单元(AAU)组成。其中，大规模天线阵列单元即为本文所设计的天线系统，主要可实现波束控制管理、上下变频、射频信号收发等功能。大规模
13、天线阵列单元的基带部分主要完成物理层的部分数字信号处理和波束管理，以及不同波束覆盖。2.天线系统设计5G毫米波大规模天线系统采取数字+模拟混合波束形成架构，天线规模为64点(8行8列)。全阵划分为4个子阵，每个子阵为2行8列，每个子阵对应一路上下变频通道和ADC/DAC。道分布 式系 统。空间 分集 技术在 MIMO 技术 中已 经得 到了广 泛的 应用，其 主要 目的就 是为 了提高传 输容 量和 频谱 利用 率。但 是由 于传 统 MIMO 信 道模型 假设 为完 全匹 配条 件下的 理想 状态，因 此存 在着 一定 的局 限性，无法 准确 反映 实际 环境。由于 无线 通信 的干 扰因素
14、 很多，且受时间、地点 等多方 面的 限制，使 得人 们很难 对各 种干扰 源进 行精 确建 模，从而导 致空 间 分集效果 不好。因此，必 须 根据通 信对 象特 点来 建立 合适的 信道 模型，为 空间 分集技 术的 应用奠定良 好的 基础2。传输分 集的 特性 是在 多条 独立路 径上 传输 相同 的数 据；接 收端 通过 分集 合并 技术；抵抗信道衰 落，降低 误码 率；提高系 统的 可靠 性，不能 提高数 据速 率。（三）波束 赋形 波束赋 形的 物理 学原 理是 波的干 涉现 象。频率 相同 的两列 波叠 加，使某 些区 域 的振 动加强，某些 区域 的振动 减弱，而 且振 动加
15、强的区 域和 振动减 弱的 区域 相互 隔开。波 束赋 形利 用较小间距 的天 线阵元 之间 的相关性（天 线间距 为 0.5-0.65），通过 阵元发 射的波之 间形成干涉，集 中能 量于 某个（或某 些）特定 方向 上，形成波 束，从而 实现 更大 的覆盖 和干 扰抑制效果。无线基站 也是 同理，如果 天线的信 号全 向发射 的话，这几个 手机 只能收 到有 限的信号，大部分 能量 都浪 费掉 了；而如果 能通 过波 束赋 形把 信号聚 焦成 几个 波束，专 门指向 各个 手机发射的 话，承载 信号 的电 磁能量 就能 传播 地更 远，而且手 机收 到的 信号 也会 更强。三、MIMO 技
16、术在 高 流量热 点 场景 中的 主要 作用 高流量 热点 场景 是指 在短 时间内 发生 的大 量用 户使 用同一 产品 或服 务，且 持续 时长不 超过1 小 时以 上的 行为。随 着移动 互联 网时 代的 到来 和智能 手机 等设 备的 普及，高流 量热 点事件层出不 穷，对网络 环境 产生了很 大影 响，也 给网 络管理带 来了 挑战。MIMO 技术在高 流量热点场 景中 的主 要作 用，是提高 频谱 利用 率和 降低 系统误 码率。高 流量 热点 场景由 于业 务需求与基 站之 间存 在一 定距 离，导 致部 分用 户无 法获 得足够 带宽 来传 输数 据，从而造 成网 络拥塞现象
17、严重，甚 至会 对整 个系统 带来 巨大 影响。而 MIMO 技术 会通 过增 加发 射功 率 或采 用预编码等 方法 解决 这一 问题。高流 量热 点场 景具 有突 发性、随机 性和 复杂 性等 特点，所以，传统的基于 时间 序列分 析的 预测方法 在高 维数据 集上 难以取得 理想 效果。MIMO 技术能有 效解决上述 问题，但 由于 其系 统复杂 度较 高，且对 天线 数量有 严格 限制，使 得大 规模 MIMO 网络中的信 道分 配策 略成 为一 个研究 难点3。四、MIMO 技术在 高流 量 热点场 景运 用 近年来，MIMO 技 术取 得了 重要发 展，特别 是在 移动 通信领 域
18、中 得到 广泛 应用。MIMO 技术在高 流量 热点 场景 中具 有明显 优势，其在 高流 量热 点场景 中的 运用 可以 有效 降低系 统能 耗并提高 频谱 效率，不 仅可 以降低 基站 能耗 和传 输成 本，而 且还 能够 有效 改善 用户体 验。（一）MIMO 技术 的信 号设计 以 及信 号处 理 MIMO 技术 的信 号设 计以 及 信号处 理方 式，在通 信系 统中发 挥着 重要 作用。在 MIMO 系统的实际 应用 中，需要 对信 号进行 设计 和处 理，需认 真识别 MIMO 上的 信道，从 而选择 合适 的技术应用 中国宽带 2023 年 5 月-122-3.天线系统集成设计
19、5G毫米波技术是一种新型的无线通信技术，它利用特殊的频率，可以增加数据传输的速度和容量，从而提高通信效率。5G毫米波大规模天线工作，结合数字模拟转换器(DAC)和模拟数字转换器(ADC)，共同完成信号在模拟域和数字域的转换。上下变频模块主要完成中频信号与毫米波射频信号之间的转换。上变频模块主要用于发射链路，包括上变频器、滤波器、放大器等，负责将发射信号从中频搬移到需要的毫米波发射频率。下变频通道主要用于接收链路，包括低噪声放大器、滤波器、混频器等，将毫米波接收信号搬移到中频。天线阵列单元主要由射频收发通道、天线阵列组成。其中，射频收发通道主要包括毫米波射频信号发射放大，毫米波射频信号接收低噪声
20、放大、移相、衰减、波束合成等；天线阵列主要完成毫米波射频信号的发射和接收。（三）MIMO技术在网络中的运用MIMO技术在网络中的运用能够提高传输效率，降低信号间干扰。在通信网络中，MIMO技术具有十分重要的意义，促进了移动通信技术的持续进步。但是，MIMO技术还存在其他的局限性，例如，收发天线体积大，射频损耗大。在进行无线通信时，需要多个用户参与到系统中去传输信息，这就造成了多用户环境下数据传输速度较慢，同时也增加了数据传输时延。这些弊端将造成无线资源的浪费。同时，由于信道条件较差，在传输过程中容易发生误码现象。信号在传输过程中受到外界干扰因素影响很大，使得信息无法得到高效的传递。另外，由于传
21、输信道中存在多径效应，使得通信系统受到一定程度的衰减作用。这些问题将使它的应用范围有限，甚至无法普遍应用。因此在进行无线通信时，必须保证通信质量以及传输效率。这就要求必须采取相应的优化措施，以改善它的性能，增强它的优越性。唯有破解这一难题，才有希望从根本上促进MIMO技术朝着更好的方向不断发展。在无线通信领域中，随着移动通信业务种类越来越多，用户数量不断增多，传统的无线传输方式已经无法满足人们日益增长的需求。在这样的背景下，我们有必要对这一技术进行多方面的改进与升级。（四）MIMO技术在移动终端上应用MIMO技术是一种可以提高无线通信性能的技术，它可以利用多个天线来增加信道容量和可靠性。在移动
22、终端上，MIMO技术的应用已经得到了广泛的关注。它可以提高移动设备的数据传输速率和稳定性，使用户能够更加畅快地享受高质量的无线通信服务。首先，MIMO技术可以通过空间多样性来提高移动终端的信号质量。移动终端通常只有一个天线，当信号被障碍物遮挡时，信号质量会降低。但是，如果移动终端具有多个天线，则可以利用空间多样性来避免信号被障碍物遮挡的情况。这样可以大大提高信号的质量，从而提高数据传输速率和稳定性。其次，MIMO技术还可以通过空时编码来提高移动终端的数据传输速率。空时编码是一种利用多个天线进行数据传输的技术，它可以将多个数据流同时传输到接收端。这样可以提高数据传输速率，并且可以保证数据传输的可
23、靠性。在移动终端上应用空时编码技术，可以大大提高数据传输速率，从而提高用户的使用体验。最后，MIMO技术还可以通过波束成形来提高移动终端的信号强度。在移动终端上应用波束成形技术，可以大大提高信号的强度，从而提高数据传输速率和稳定性。综上所述，MIMO技术在移动终端上的应用具有很多优势，可以提高数据传输速率和稳定性，从而提高用户的使用体验。随着无线通信技术的不断发展，MIMO技术在移动终端上的应用将会得到更加广泛的应用和推广。总结总而言之，随着5G时代的来临，我国的移动通信技术和互联网技术都在快速发展。MIMO技术具有巨大的潜力，是未来无线通信系统中不可或缺的关键技术之一。利用MIMO技术能实现
24、大尺度信号传输和高空间分辨率等特点，能够有效提升频谱利用率，减少天线数量，提高传输速率并降低了基站能耗。MIMO技术在高流量热点场景中的运用不仅可以缓解网络拥塞问题，而且还有利于改善用户体验。但MIMO技术也存在着一些不足，需要通过进一步优化才能更好地满足人们对高速率无线网络的需求。参考文献：1 信科,金思年,陈艺灵,等.智能反射面辅助的毫米波大规模 M I M O 技术综述 J.移动通信,2022,46(12):12-18.2 陈 雍 珏,陆 晓 磊,李 少 华,等.铁 路5 G专 网MIMO 技术研究 J.中国铁路,2022(09):88-93.3 彭 海 燕,瞿 水 华,王 文 超,等.
25、D-M I M O技 术在高流量热点场景的应用研究 J.电信工程技术与标准化,2022,35(09):44-49.4 付利峰.5 G 无源分布式 M I M O 技术场景应用指导 及 案 例 分 析 J.长 江 信 息 通 信,2022,35(09):162-165.作者简介：张 巾 莹（1977.5）女，山 东 青 岛 人，硕 士，高级工程师,研究方向：5G 室分网络规划及发展。马 丹（1982.2）女，山 东 济 宁 人，硕 士，高 级工程师,研究方向：5G 无线网络规划及发展。刘 晗（1987.10）男，吉 林 榆 树 人，本 科，中 级工程师,研究方向：5G 网络规划建设优化及发展。（作者单位：1.山东联通网络部；2.辽宁邮电规划设计院有限公司）物联网计算机网络安全与远程控制技术分析 郝江涛1丁娜2
