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摘要： 多输出多输入技术是指在发射端和接收端别离应用多个发射天线和接管天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接管，从而改善通信品质。
多输出多输入技术是指在发射端和接收端别离应用多个发射天线和接管天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接管，从而改善通信品质。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不减少频谱资源和天线发射功率的状况下，能够成倍的进步零碎信道容量，显示出显著的劣势、广泛应用于第四代挪动通信。
多输出多输入技术一直倒退，由最后的最多 8 根天线拓展到最多可达 256 根天线，就造成了大规模多输出多输入技术（LS-MIMO），最早由美国贝尔实验室钻研人员提出，钻研发现，当小区的基站天线数目趋于无穷大时，加性高斯白噪声和瑞利衰败等负面影响全都能够忽略不计，数据传输速率能失去极大进步，是第五代挪动通信技术中进步零碎容量和频谱利用率的关键技术。让咱们先从如下两方面来做下简略直观的了解：
（1）天线数量
传统的时候双工网络的天线根本是 2 天线、4 天线或 8 天线，而大规模多输出多输入技术指的是通道数达到 64/128/256 个。
（2）信号笼罩的维度
传统的大规模多输出多输入技术称之为 2D-MIMO，以 8 天线为例，理论信号在做笼罩时，只能在程度方向挪动，垂直方向是不动的，信号相似一个立体发射进来，而大规模多输出多输入技术，是信号程度维度空间根底上引入垂直维度的空域进行利用，信号的辐射状是个电磁波束。所以也称为 3D-MIMO，这一点在前面会具体讲述。
每一项技术的实现都要靠相应的硬件来撑持，咱们很容易晓得须要在基站侧配置更大规模的天线阵列，当然，这也将消耗更多电能，无论是基站，还是用户端。
大规模多输出多输入技术在第五代挪动通信技术上利用较为成熟，让咱们一起来探索一下。
5G 能够应用低于 6GHz 的低频频段，但低频频段的资源无限，而 5G 对带宽的需求量又很大，因而大部分 5G 网络会部署在高频频段，即毫米波频段。在为 5G 寻找适合的技术时，这一特色很要害。
从无线电波的物理特色来看，如果咱们应用低频频段或者中频频段，咱们能够实现天线的全向收发，至多也能够在一个很宽的扇面上收发。然而，当应用高频频段（如毫米波频段）时，咱们别无选择，只能应用包含了很多天线的天线阵列。应用多天线阵列的后果是，波束变得十分窄。那么回到方才，为什么在毫米波频段，咱们只能应用多天线阵列呢？
依据功率传输方程，思考到攻防技术的极限限度以及国家无线管委会的规定，无奈增大无线发射功率 Pt， 受限于资料和物理法则，无奈间接无线进步天线增益 Gt、Gr，而缩短手机与基站间隔 R，意味着建筑更多基站，从运营商的角度来说不可行，而减少波长 λ 意味着应用资源无限的低频段，这对带宽需要很大的 5G 来说不可行，要进步咱们想要的接管天线功率 Pr 仿佛无路可走。
惟一可行的解决方案是：减少发射天线和接管天线的数量，即设计一个多天线阵列。事实证明成果晋升显著，很乏味地是这个景象形成了黑格尔辩证法的一个要害哲学准则的完满例子，即“质变导致量变”。
这也是大规模多输出多输入技术的根底，相比于传统单天线通信形式，大规模多输出多输入技术下，基站侧有多根天线，通过波束赋形主动调节各个天线发射信号的相位，使其在接收端造成电磁波的无效叠加，产生更强的信号增益来克服损耗，从而达到进步承受信号强度的目标，依据特定场景自适应调整天线阵列的辐射图，相比于传统的大面积笼罩，波束赋形能够智能地会集能量到指标上，并能够依据指标数量结构专门的传输通道。这里须要强调的是零碎必须用非常复杂的算法来找到指标的精确地位，否则就不能精准地将波束对准这个指标。因而，咱们能够晓得波束治理和波束管制对大规模多输出多输入技术是十分重要的。
试验钻研显示，天线的数目越多，规模越大，波束赋形作用越显著，天线阵列从一维扩大到二维，波束赋形倒退成了多面手，能够同时管制天线方向图在程度方向和垂直方向的形态，演进为 3D 波束赋形，将信号更加精准地指向指标用户，并能追随指标挪动，保障信号稳定性。
通过大规模天线阵列在发射端和接收端将更多天线聚合进行密集组合，3D 波束赋形将每个信号疏导到终端接收器的最佳门路上，进步信号强度，缩小烦扰。让咱们回到下面提到的功率传输方程，基于波束赋形技术的大规模多输出多输入技术通过整顿天线波束来进步发射天线增益 Gt，达到了进步接管信号强度 Pr 的目标，从而保障了追随指标的同时，信号强度的稳固。理论利用中，发现在谋求高速移动数据速率和大信道容量的 5G 时代成果很好，可达到更好的性能。
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