移动环境下Massive MIMO高性能传输理论与技术
批准号:
62071191
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
尹海帆
依托单位:
学科分类:
移动通信
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
尹海帆
中文摘要
Massive MIMO(大规模多输入多输出系统)是5G移动通信系统物理层最核心的技术之一。它通过在基站侧部署大量天线使得系统频谱效率和能量效率都相比传统MIMO有极大的提升。然而在5G第一阶段部署中,一个学术界没有预见到的巨大挑战——移动性问题被发现,并成为当前Massive MIMO高速传输中的最大痛点。测试团队发现在中高速移动环境下Massive MIMO的频谱效率相对于低速环境下降50%甚至80%以上。这个问题源于Massive MIMO对信道信息准确度的高度敏感性。本项目拟围绕信道过时与有限反馈下的信道信息获取机制、基于信道统计信息及多域分集技术的鲁棒性传输、隐逝波对全息MIMO作用机理这三大科学问题为核心开展研究,旨在打破Massive MIMO中的移动性诅咒,也为解决未来移动通信系统中的超大规模MIMO、全息MIMO、太赫兹通信中必然会遇到的移动性问题提供关键理论与技术支持。
英文摘要
Massive MIMO (massive multiple input multiple output system) is one of the key technologies for the physical layer of the fifth generation (5G) mobile communication systems. By deploying a large number of antennas on the base station, massive MIMO leads to unprecedented improvements of spectral efficiency and energy efficiency compared to traditional MIMO with fewer antennas. However, during the initial phase of 5G deployment, a severe problem, not foreseen by theoretical papers in academia, arises as the biggest challenge for high-performance transmission of massive MIMO. It is known as the mobility problem. In fact, testing team of industry discovered that the spectral efficiency of massive MIMO in medium- to high-speed mobile environments drops around 50%~80% compared to the low-mobility environments. This problem is rooted in the acute sensitivity of massive MIMO to its channel information. In order to break this curse of mobility, this application will focus on three major scientific problems: channel acquisition mechanism under channel aging and limited feedback, robust transmission based on channel statistics and multi-domain diversity technology, and the mechanism of the effect of evanescent waves on holographic MIMO. This project will also provide key theoretical and technical supports for solving the problems of mobility that will be encountered in ultra-large MIMO, holographic MIMO, and terahertz communications in future mobile communication systems.
Massive MIMO是第五代(5G)移动通信系统物理层最核心的技术。工业界研究人员在Massive MIMO实地测试与部署中发现了5G Massive MIMO的一个现实挑战——移动性诅咒:在用户低速移动或静止环境中,5G频谱效率性能可以相对于4G提升一个数量级。但是在用户中高速移动环境中,5G的频谱效率下降50%甚至80%。近年来,华为等企业该问题上投入了大量的科研力量尝试技术攻关,但该问题始终无法得到有效解决。. 本项目旨在针对Massive MIMO的移动性难题进行深入研究,提出解决方案。经过4年的攻关,项目组成员从Massive MIMO信道的精准预测、信道信息压缩与高精度反馈、移动环境下的Massive MIMO鲁棒性传输、全息MIMO的基本原理研究四个维度进行了深入研究,并取得了一定的进展,两项代表性成果已经实现商用:.• 提出的信道预测技术可精准预测未来信道变化,有效克服Massive MIMO移动性难题。技术成果通过校企合作项目落地华为5G基站。.• 研发了支持移动性的智能超表面系统与全息波束赋形系统,可有效缓解5G的覆盖和功耗难题。成立了初创公司,产品在7个省实现试点商用。. 在本项目支持下发表期刊论文14篇,其中包括IEEE JSAC期刊1篇,IEEE TWC期刊6篇,IEEE TCOM期刊4篇。9篇论文为第一标注。一篇论文获得IEEE TCOM年度唯一最佳论文奖,是该奖项设立37年来中国大陆第3篇获奖论文。发表ICC、Globecom等会议论文12篇,全部为第一标注。申请专利23项,其中包括一项PCT国际专利,已经获美国专利局授权。. 在本项目资助下,项目负责人2024年获得中国青年最高荣誉——中国青年五四奖章,全国高校科研领域共3人获奖。还获得了IEEE通信学会莱斯奖、中国通信学会青年科技奖等国际及国家级荣誉奖项10项,省部级荣誉奖项4项。
国内基金
海外基金