5g为什么用mimo 为什么5G需要采用MIMO技术

1、5G为什么要使用MIMO技术

随着移动通信进入5G时代，无论是用户数量还是数据流量都将呈现急剧增长的趋势，MIMO技术作为5G技术的一种重要技术，被广泛应用于新一代移动通信系统中。

MIMO（Multiple Input Multiple Output）多输入多输出技术，通过在发射和接收两端使用多个天线，实现了在同一频率上，同时传输多个数据流的技术，这一技术可以极大的提高通信信道的传输速率、可靠性和容量。5G要使用MIMO技术的主要原因如下：

1.1 提升网络速率

利用MIMO技术，在同一频段上，同时传输多个独立数据流，可以提高整个无线网络的数据传输速率。实际上，在高速移动或密集城市内的室内外环境中，5G系统所采用的MIMO技术可以将峰值传输速率显著提高。

1.2 增强信道容量

MIMO技术可以将无线信道的容量很好地利用起来，通过在发射和接收之间建立多个独立的数据流，可以实现巨大的信道容量。用更直接的话来说，采用MIMO技术后，同一频带下网络的承载能力将得到极大提升。

1.3 提高信道可靠性

MIMO技术的使用使得5G系统在遇到信号散射和遮挡等多种干扰情况下，可以维持较好的信道通信质量。即使某些数据流被干扰，其余数据流依然能够继续进行传输，从而最大限度地提高通信信道的可靠性。

2、MIMO技术的原理

MIMO技术的主要原理在于，利用多个天线来切分和并行地发送和接收数据流，同时利用空间域上的信道矩阵来减少干扰，从而提高整个系统的信号传输质量。

MIMO系统的工作原理：通过发射端通过多根天线将多条信号同时发送出去，同时接收端也通过多根天线将多条信号接收到，经过信号处理后，最终合成一条清晰的信号。通过利用多路反射，多径传播等机理，MIMO技术可以使每个天线以不同的方式与其他天线之间产生交互作用，从而实现相互补充、协同工作的目的，提高信号传输质量。

3、MIMO技术的多个版本

MIMO技术的应用十分广泛，主要有以下几个版本：

3.1 SU-MIMO

SU-MIMO是一种单用户（Single User）与单基站之间进行通信的MIMO技术，也称为点对点MIMO。用户与基站之间只有一条独立的数据传输链路，用户和基站都可以利用多天线技术，将多条数据流之间快速切换，以达到提高通信速率、容量和可靠性的目的。

3.2 MU-MIMO

MU-MIMO是一种多用户（Multiple User）与单基站之间进行通信的MIMO技术，基站通过使用多根天线，可以与多个用户同时实现独立的数据传输链路。在MU-MIMO场景中，基站可以是针对多个用户同时进行数据传输设计的，同时利用空分复用技术，使得用户之间互相独立。

3.3 Massive MIMO

Massive MIMO是一种大规模天线阵技术，这种技术会使得MIMO系统拥有更多的天线，甚至可以进行规模数百乃至上千的天线设计，让基站能够覆盖更大的区域范围。这种技术的优势在于，通过增加天线数量，能够显著提高系统的误码率、提高通信速率、增加频谱利用率。

4、MIMO技术需要解决的问题

MIMO技术虽然在5G技术应用中发挥着重要作用，但是它也面临着一些技术难题：

4.1 天线间相互干扰问题

MIMO系统中，当采用多根天线时，天线之间会产生相互干扰的问题，天线之间相互干扰如果不能得到有效的控制，将会直接影响整个MIMO系统的通信质量。

4.2 复杂的功率调控问题

MIMO技术中，每个天线上都需要独立的控制功率，从而达到最优的传输质量。但是，功率调控问题对于MIMO系统来说，需要进行深入研究。如果在功率调控上无法控制合理，将会导致整个系统在传输过程中出现问题。

4.3 算法复杂度问题

MIMO技术在数据传输速度上有显著的提升，但同时也增加了算法设计的复杂度，需要更加高效的算法才能有效解决这个问题。