10 myter om Massiv MIMO

Massiv MIMO (multiple-input multiple-output), MaMi, har identifierats som en viktig teknik för att kunna hantera den allt större datamängd som kommer att trafikera våra nät i framtiden. Men samtidigt som tekniken fått stor uppmärksamhet från kommunikationssektorn, är den rejält missförstådd och omgiven av en mängd falska påståenden.

För att slå hål på alla rykten har docent Emil Björnson och professor Erik G. Larsson – båda från Linköpings universitet – skrivit artikeln ”Massive MIMO: Ten Myths and One Critical Question” tillsammans med Thomas Marzetta, som arbetar på Bell Labs och anses vara mannen bakom MaMi.

Nedan förklaras de tio myterna från artikeln i en mycket kort version, medan svaret på den kritiska frågan ”Kan MaMi fungera med frekvensdelad kommunikation, FDD (frequency division duplex)?” uteslutits här men tas upp i denna text (länk).

Myt 1: MaMi-teknik ryms inte på mobilmaster.
Verklighet: De stora gråa lådorna på dagens mobilmaster innehåller många tiotals antenner som sammankopplats för att ge en fix riktverkan mot marken. MaMi kräver inte flera antenn-element utan använder de befintliga mer effektivt. Använder man traditionella mobilfrekvenser så går det att få in 100 antennportar på en A3-sida.

Myt 2: MaMi fungerar bara i vissa utbredningsmiljöer.
Verklighet: Praktiska kanalmätningar bekräftar att tekniken fungerar lika bra i verkliga miljöer som i teoretiska.

Myt 3: 4G-teknik kan förfinas för att stödja MaMi.
Verklighet: Dagens mobilstandarder mäter de trådlösa kanalerna på ett sätt som bara fungerar med ett fåtal antenner. MaMi -kräver ett helt annat sätt för kanalmätning.

Myt 4: MaMi behöver närmast oändligt många antenner.
Verklighet: Den initiala teoretiska forskningen inom MaMi analyserade sådana system, men dagens forskning visar att hög prestanda uppnås med realistiskt antal antenner. Minst 50, men gärna 100.

Myt 5: MaMi tappar mycket i prestanda på att använda enkel signalbehandling.
Verklighet: När basstationen lyssnar och sänder med många aktiva antenner så är det lätt att separera användarna i den rumsliga dimensionen. Det är mycket signalbehandling som kommer att kräva specialiserad hårdvara i basstationen, men det behövs ingen invecklad signalbehandling. Terminalerna kan däremot göras enklare än idag.

Myt 6: Tekniken kräver tio -gånger fler antenner än användare.
Verklighet: Det finns inga sådana strikta tekniska begränsningar. En MaMi-basstation med 100 antenner kan i vissa situationer mycket väl hantera 50 samtidigt aktiva användare.

Myt 7: MaMi-basstationer kan inte kontakta inaktiva användare för den vet inte vart signalerna ska riktas.
Verklighet: När det behövs så kan basstationen sprida sina signaler i alla riktningar, precis som i dagens mobilnät.

Myt 8: MaMi kräver hög -hårdvaruprecision.
Verklighet: Ju fler antenner, -desto lägre precision i elektroniken krävs vid varje enskild antenn. Visserligen krävs betydligt fler halvledarkretsar, men man kan komma undan med mycket enklare hårdvara än idag – förstärkare med lägre krav på linjäritet och utombandsstrålning, enklare filter och AD-omvandlare med mera – tack vara att MaMi i princip medelvärdesbildar bort distorsion från hårdvaran.

Myt 9: Resursfördelningen blir alltför komplicerad.
Verklighet: Till skillnad från dagens system så krävs ingen fördelning av tid och frekvens mellan användarna. Alla kan vara aktiva samtidigt och separeras i den rumsliga dimensionen. Detta förenklar ett flertal uppgifter, såsom effektreglering, jämfört med samtida existerande system.

Myt 10: Beräkningskomplexiteten blir ohanterbar med så många antenner.
Verklighet: De flesta beräkningarna kan utföras separat för varje antenn och parallelliseras i hårdvaran, så kan man hantera en antenn så kan man hantera hundra.

Vill du läsa mer utförliga förklaringar på de tio myterna, liksom den kritiska frågan, så rekommenderar jag dig att läsa de tre MaMi-experternas originalartikel på engelska, som går att hitta i sin helhet på här (länk).