通信理论(Massive MIMO)研究该咋做
来自优质信源计划的 @sqiu 小姐姐写了两篇文章，这里做一下合并，希望能从双工方式上带来以下启发~
【通信理论(Massive MIMO)研究该咋做】 大规模MIMO技术于2010年由贝尔实验室提出，简而言之，该技术就是将传统的MIMO天线数大量增加至64根甚至上千根，听起来非常简单粗暴，甚至一度引发讨论：大规模MIMO和普通MIMO到底有什么区别？（该问题的解答可移步至：
大规模MIMO和MIMO区别?暂且抛开天线数大幅增加后硬件实现、商用部署等方面不谈，单看信号处理方面，大规模MIMO也足以让学术界研究几十年了，比如信道估计、信号检测、开销控制、资源调度等等。经过10年的研究和发展，大规模MIMO技术不再只是纸上谈兵，已经被成功写入5G NR标准，随着5G基站的大规模部署，我们也将体验到该技术在覆盖、容量、提升用户体验等方面的优势。
图片来自网络：Massive MIMO为5G NR 备选技术 学术研究之初，学者们主要研究时分双工（TDD）大规模MIMO系统，对频分双工（FDD）大规模MIMO系统“敬而远之”。但是，目前大量的通信系统仍然采用FDD制式。为了享受到FDD制式的先天优势，近几年，FDD大规模MIMO系统也逐渐得到了更多研究。本文将对TDD和FDD大规模MIMO做一个比较，以此说明研究FDD大规模MIMO系统的必要性。
1. 单工、半双工、全双工首先，介绍下单工、半双工和全双工的基础概念：
图片来自网络：从上到下分别示意单工、全双工、半双工a. 单工：单向的通信系统，比如古时的烽火：只能烽火台发出信号，人只负责接收；b. 半双工：可以理解为单行道，典型的半双工产品是对讲机，A说话时B听着，B说话时A听着；c. 全双工：全双工则为双车道，来往车辆不再受限，那么A和B即便同时说话也能听到彼此，正如我们所使用的语音通话。
2. TDD、FDD大规模MIMO系统介绍与优劣对比TDD时分双工大规模MIMO系统中，上下行信道采用相同频段，分别在不同时隙内进行通信，在相干时间内上下行信道的空口部分具有互易性。该特性给大规模MIMO系统信号处理带来了极大的便利，例如：
a. 计算开销：只需要用户终端发送上行导频，基站侧进行信道估计即可求出系统上下行信道信息，进而利用估计信道对下行数据进行预处理（预编码）；这样，信道估计工作就交给了功能强大的基站进行，降低了终端侧的计算复杂度，同时也有助于降低下行数据传输时延；
b. 导频开销：信道估计导频是一组基站和用户均已知的正交序列，为了保证其正交性，上行导频长度需大于用户数。由于大规模MIMO系统内active状态的用户数远小于基站天线数，因此仅估计上行信道有利于节省TDD系统的导频开销。
FDD频分双工大规模MIMO系统中，上下行信道利用两个对称频段进行通信，比如中国联通的FDD-LTE频段1755-1765MHz和1850-1860MHz。此时，上下行信道特性差异较大，下行瞬时信道通常由用户反馈获得，具体流程为：基站发送下行导频—\u0026gt;用户进行信道估计—\u0026gt;用户根据码本对信道进行量化—\u0026gt;用户向基站反馈量化信道。看似直观的下行信道获取步骤，每一步却都存在着巨大的挑战，值得好好研究一番。例如：a. 如何控制下行导频开销；b. 如何设计信道量化码本使得用户用更小的反馈开销反馈更高精度的量化信道；c. 如何在下行信道信息不全的情况下对下行传输数据进行预处理（预编码）；d. 又或者能否直接利用FDD大规模MIMO系统上下行信道特性直接由上行信道推演出下行信道？归根结底，FDD大规模MIMO系统的痛点就在于下行瞬时信道信息获取难！想一想FDD大规模MIMO还真是充满了挑战和麻烦。
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