1.1 研究目的及意义

近年来，蜂窝系统经历了快速发展，全球用户己有数十亿之多，毫无疑问，无线通信是通信产业中发展最快的一部分；正因如此，无线通信受到媒体的普遍关注，公众也对它充满了期待。当前，第五代移动通信系统（5G）的研究得到了广泛的关注，虽然5G的统一标准还未形成，但在有限的无线资源下达到更高的传输速率、可靠性以及更高的频谱和能量效率是科研人员的新目标。5G技术较4G技术就要求更高的传输速率、更大的系统容量和更低的误码率，这就需要增加天线数量，满足更多用户、更快速率的要求，这需要大规模MIMO技术来支持。

2010年，贝尔实验室的科学家Thomas L. Marzetta首先提出了大规模MIMO （Large scale MIMO，也称Massive MIMO）的概念。大规模MIMO技术是指在基站端配置远多于现有系统中天线数若干数量级的大规模天线阵列来同时服务于多个用户（通常认为天线数为上百甚至几百根，而同时服务用户数为天线数的1/10左右，这些天线可分散在小区内，或以大规模天线阵列方式集中放置）。

该技术有一些传统MIMO系统所无法比拟的物理特性和性能优势。主要有：

（1） 随着天线数的急剧增长，不同用户之间的信道将呈现出渐进正交特性，用户间干扰可以得到有效的甚至完全的消除，从而大大提升系统总容量；

（2）基站天线数的增加，使得信道快衰落和热噪声将被有效地平均，也即信道硬化作用，从而以极大概率避免了用户陷于深衰落，大大缩短了空中接口的等待延迟，简化了调度策略；

（3）大量天线的使用，使得波束能量可以聚焦对准到很小的空间区域，极大提升了空间分辨率；

（4）大量额外的自由度，可以用于发射信号波束赋形，甚至于采用恒定包络信号，从而有效降低发射信号的峰均比，从而使得射频前端可以采用低线性度、低成本和低功耗的功放，大大降低系统部署成本；

（5）巨量天线的使用，使得阵列增益大大增加，从而有效地降低发射端的功率消耗，使得系统总能效能够提升多个数量级。

1.2 国内外研究现状