A.3. Упростить, чтобы улучшить: экологичная, эффективная и вездесущая широкополосная сеть

Из перспективы Мобильных Коммуникаций и, глядя также на другие связанные дисциплины, можно сделать вывод, что пользовательская революция интерфейса крайне важна для необходимого развития терминалов и сетей. Фактором, который изменился драматично с запуском терминалов сенсорного экрана, является “пользовательское время ожидания”. Если "время печати", по которому команда в мобильной клавиатуре в предыдущих годах по сравнению с “временем прикасания” в сегодняшних блокнотах, легко достигает коэффициента 10. Следовательно время между передачами вверх по линии связи пакета от этих терминалов нового поколения очень уменьшилось и предыдущие транспортные модели трафика для загрузки передачи вверх стали устаревшими. Активность пользователя, получающего доступ к беспроводным услугам могла бы дать начало новой революции в ближайшее десятилетие, так как другие интерфейсы находятся в развитии, такие как жестикуляционный (в очках или линзах), мускульные (использующий накожные датчики), или даже мозговые датчики деятельности в долгосрочной перспективе. Любые такие интерфейсы пользователя повысят новую эру заявлений и услуг и, конечно, дадут начало новым требованиям для беспроводной возможности соединения и мобильной организации сети. Единственный способ создать эффективные будущие услуги и применения со стороны RAN заключается в уменьшении сигнальной нагрузки, уменьшении времени ожидания, обогащении пользовательского опыта и максимизации эффективности спектра.

До настоящего времени усовершенствование опыта пользователя было достигнуто, расширяя сеть включением новых инфраструктур, новых диапазонов частот и дополнительных систем передачи. Три поколения Радиодоступа уже сосуществуют в Мобильных Сетях,и немного усилия было израсходовано, чтобы улучшить полную эффективность энергии и спектра. Таким образом метрика Джоулей на Бит для пользователя пока бесполезна при развертывании RAN. Кроме того, даже с развертыванием 4-G технологии RAN продолжают предлагать широкополосный доступ к ограниченному проценту поселений. Это верно даже в плотно населенных областях, где доступен широкополосный радио доступ, но где интерференция ограничивает пропускную способность значительно ниже ее теоретического максимума. Это означает, что повсюду развернутый RAN все еще обеспечивает подоптимальное использование спектра и энергии (бит/джоуль).

Один недавно предложенный подход к увеличению эффективности линии передачи сигналов в терминах и спектра и энергии является Массивный MIMO. Массивный MIMO вовлекает основные станции, которые оборудованы большим количеством антенн, скажем несколько сотен. У очень больших множеств антенны, как уже показывали, были интересные теоретические свойства [MAR2010] [RUS2013] и ожидаемое воздействие Массивного MIMO в будущих радиосетях является главным, так как это ‑ прыжок вперед, который обеспечит средствам позволить вездесущий широкополосный доступ, благодаря его свойствам эффективного использования спектра, более высокой пропускной способности и очень низкого потребления энергии.

Массивные антенны MIMO на порядок по числу (или более) имеют больше элементов чем в системах, развернутых сегодня, то есть многие элементы (M) в сотнях, в настоящее время являются очень новой и горячей областью при исследовании. Основной метод использует антенны с большим количеством элементов и, следовательно, доступных степеней свободы и предлагает многие льготы, такие как увеличенная выгода антенны (10log10M для линейного множества), уменьшенная мощность TX (коэффициентом M), уменьшенную требуемую мощность на элемент антенны коэффициентом M2 [MAR2010], способность устранить большие коаксиальные кабели и, следовательно, уменьшит потери мощности (увеличенная эффективная мощность), способность использовать более эффективные усилители мощности и, в результате, уменьшить требования по охлаждению (увеличенная мощность и энергетическая эффективность), увеличенное разрешение на излучение диаграммы направленности, следовательно, уменьшенная интерференция (пропускная способность массива).

Но благоприятные теоретические свойства массивной MIMO состоят в том, что до сих пор были доказаны практически и были разработаны согласно будущим сценариям, где должны быть развернуты мобильные коммуникации [PAY2012] [GAO2012]. Будущие связи радиодоступа, используя массивные MIMO извлекут выгоду из их специфических свойств, таких как факт, что высоко-размерная матрица канала приближается к асимптоте случайной матричной теории, таким образом особенности радиоканала, которые были случайны до настоящего времени, начинают казаться детерминированными. Другая выгода будет беспрецедентные тепловые помехи, усредненные к точке, где ограничивающий эффективность фактор массивной системы MIMO ‑ интерференция от других передатчиков. Наконец, увеличенная апертура очень больших множеств антенны учитывает беспрецедентные разрешающие способности.