布里斯托大学和隆德大学与NI携手合作，借助大规模MIMO创造5G无线频谱效率的世界纪录

作者：

Paul Harris - 布里斯托大学
Steffen Malkowsky - 隆德大学

通过多路复用实现创新

在了解大规模MIMO优势的基础上，释放5G网络的无限潜能。大规模MIMO通过在基站使用大量天线（超过64根）来实现空间复用。这意味着我们可以在密集的区域服务更多的用户，而不需要消耗更多的无线电频谱，也不会产生干扰。换言之，大规模MIMO可减少电话掉线，大幅减小死区范围，提高数据传输质量，而且不会给日益稀有的无线电频谱带来挑战。

此外，与当前的LTE (4G)网络相比，大规模MIMO有望降低成本和提高能源效率，同时通过天线数量的增加提供更高的可靠性。

创纪录的实时研究

布里斯托大学和隆德大学团队的目标是测试大规模MIMO能否作为将未来5G网络容量提升10倍以上的可行技术。他们采用了可扩展的NI MIMO原型验证平台，该平台具有灵活的软件无线电硬件和开放式可重配置LabVIEW软件，同时还可获得NI先进无线研究小组的专业技术支持。

借助NI MIMO原型验证系统，该团队可以将大规模MIMO的理论原理应用到真实环境中，并能够快速测试其新思路，成功现场演示了全球首个128根天线实时大规模MIMO测试台。借助这一前沿的测试台，该团队已经连续创造了两个频谱效率的世界纪录。他们在20 MHz带宽完全双向的实时空口链路中，且12个用户以3.5 GHz频率同时使用的情况下实现了超过79 b/s/Hz的频谱效率。之后不久，该团队对系统进行了扩展，在共享相同时间-频率资源的用户人数增加到22人的条件下实现了超过145 b/s/Hz的频谱效率。

技术

NI MIMO原型验证系统集成了NI商用现成硬件和LabVIEW软件。该平台为开发高吞吐量、高容量、低延迟系统奠定了坚实的基础。虽然该团队集成了近100个不同的硬件，但仍可在统一的软件框架内无缝开发整个应用程序。模块化方法、紧密的软件/硬件集成以及LabVIEW中内置的实时FPGA IP为该团队提供了所需的解决方案，他们得以比预期更快地完成开发，而且未来能够以更高的时间和成本效益实现平台的变革。

未来发展方向

布里斯托大学和布里斯托市议会联合开展了一个合作项目，命名为Bristol is Open。布里斯托大学团队计划在市区范围内的屋顶上部署大规模MIMO测试台，并将其连接到光纤网络，以便进一步研究这种技术对社会的实际影响。最终，布里斯托大学将该系统拆分成四个32根天线子系统，利用光纤网络来实现分布式大规模MIMO配置。这一成果帮助网络运营商为大众建立了更好的通信方法。

隆德大学即将借助针对其需求定制的NI大规模MIMO测试台，在各种实际的部署环境中进行室外场景测量、信道特性分析以及加速器IP设计。

此外，布里斯托大学和隆德大学将继续在未来的项目上展开合作。隆德大学将帮助布里斯托大学团队进行室外移动用户测量试验，以进一步研究移动性对大规模MIMO的影响。

团队介绍

英国布里斯托大学的通信系统与网络(CSN)小组成立于1985年，旨在解决固定和无线通信领域的研究需求。该小组将基本的学术研究和强大的工业应用相结合，其实验室配备完善，拥有先进的测试和测量设备以及出色的运算处理设施。

布里斯托大学团队： Mark Beach、Andrew Nix、Paul Harris、Siming Zhang、Henry Brice、Wael Boukley Hasan和Benny Chitambira

隆德大学致力于跻身全球卓越大学行列，专注于了解、阐明以及改善人类世界和生存条件。隆德大学的电气工程和信息学院(EIT)涵盖了模拟和数字以及通信系统设计领域的诸多研究应用，在大规模MIMO (MaMi)理论、通道测量和特性分析以及加速器IP设计等MaMi研究领域处于领先地位。

隆德大学团队： Fredrik Tufvesson、Ove Edfors、Liang Liu、Steffen Malkowsky、Joao Vieira、Zachary Miers、Hemanth Prabhu、Erik Bengtsson、Xiang Gao和Dimitrios Viastaras

作者信息：

Paul Harris
布里斯托大学
CSN Group, University of Bristol, Woodland Road
Bristol BS8 1UB
United Kingdom
paul.harris@bristol.ac.uk