为移动通信争一先：Massive MIMO的进化三部曲

在围棋中，“先手”是一个十分重要的概念。谁先落子就具有颇大的优势，由此产生了“让先”“执先”等概念，也引申出了“敢于争先”这样的成语。

在科技产业中，也经常有一些关键的技术进化能带来“争先”的效果。18世纪后半叶，工业革命已经陆续在很多领域产生苗头，但一直不温不火。直到蒸汽机的发明和普及，突然为整个工业革命加速。这就是一个以技术进化，为产业争得先机的典范。交流电之于电气化，硅晶管之于半导体，都具有明显的技术加速与产业争先性质。

而在移动通信，这个我们每日与之相伴的产业中，也有一些“落子即争先”的代表。很多朋友有这样的感受，在4G时代后半段网络体验有了明显提升，在线观看直播、视频突然加速普及。这种体验升级，延绵到5G时代的今天，逐渐成为了不可缺少的日常资源。

在这样的产业升级背后，有一项至关重要的技术：Massive MIMO。

很多对移动通信有研究的朋友，都说Massive MIMO的应用和升级堪称“封神”事件，一举改变了4G到5G产业周期的真正价值和真实用户体验。

所谓Massive MIMO，是指大规模天线阵列技术。其基本原理是极大数量增加基站中的天线数量，从而对不同的用户形成独立的窄波束覆盖，基于用户的空间隔离系统同时传输不同用户的数据，从而数十倍提升系统吞吐量。可以通俗一点理解，Massive MIMO就是让移动基站中由原先的独唱，变成了一场大合唱。这样传输给用户的声量更大，信息更多，甚至十倍升级了用户的下载速度。

而更加值得注意的是，Massive MIMO技术始终没有停滞不前。在4G时代率先将其引入产业化的华为，在5G时代的变迁中，在移动通信走向“双碳”绿色的必经之路上，持续率先推动着Massive MIMO的进化。借用一些朋友的话说，Massive MIMO的“神作”不是一场电影，而是一部连续剧。

这部剧的最新剧情，是8月30日，在华为举办的无线首届媒体沙龙暨MBBF2021预沟通会上，华为无线产品线首席营销官甘斌发表了《华为持续引领，开辟5G Massive MIMO绿色新赛道》的主题发言，马上引发了业界的强烈关注。其原因在于，华为分享了Massive MIMO领域的下一个突破性创新方向——引领绿色5G网络建设。

甘斌表示：“面向双碳目标，华为通过超大规模天线阵列的突破性创新持续引领，通过对基带算法、天线等软硬件创新，实现超大规模天线阵列，最大化天面利用、绿色节能和体验覆盖，开辟5G Massive MIMO绿色新赛道。”

这次全新的技术升级，让原本为提升用户体验，拓展站点能力而生的Massive MIMO有了全新的身份：“双碳”时代的节能大使。

从4G的变革者，到5G的开拓者，再到绿色节能时代的先锋官。今天，咱们来分享这样一个故事——关于华为推动的Massive MIMO进化三部曲。

将Massive MIMO引入4G，为无线通信争一先

多天线阵列技术，其实在原理上讲并不复杂，也早就在移动通信学术界有过探讨。但在产业中真正落地却非常复杂。其原因在于，Massive MIMO需要数据传输能力、天线工程化、软硬件适配的综合保证，是一道完完全全的综合题。虽然业界都看到了它的可能性，但直到4G中期也无法将之产业化。

直到2014年，厚积薄发的华为出手了。基于信道互易性在多天线领域的研究，华为在Massive MIMO引入4G方面完成了创新突破。当年9月，华为联合中国移动推出了全球首台实验室样机，并在一年后推出了Massive MIMO商用样机。

随后，北京、上海、东京等城市分别在华为的产品赋能下开启了Massive MIMO测试与试运行，效果非常理想。当时，Massive MIMO条件下4G网络可以实现单载波实测速率超过650Mbps，数倍提升了运营商的频谱资源使用效率，并且将基站信号覆盖范围提升了近一倍。

与此同时，Massive MIMO还在城市环境中展现出了一种影响至今的关键优势，由于Massive MIMO的天线阵列呈现出立体的信号覆盖范围，非常适合城市立体空间中的用户分布，极大提升了城市用户的移动网络体验。在地形复杂、干扰极多的高楼、地铁、居民楼里能够痛快上网，Massive MIMO功不可没。

而对于运营商来说，华为引领的Massive MIMO变革还有一个巨大优势，就是其改造成本小，用户无需更换机型，业务提升力度却极大。并且Massive MIMO在当时被广泛认为可以面向5G演进，将进一步节省运营商长期成本。因此，Massive MIMO在4G时代后期形成了一股移动通信的升级风潮，间接推进了移动经济、数字化业态的到来。

而华为也确实践行了诺言，接下来的5G时代，Massive MIMO并未缺席。

5G到来，与大带宽协同出击

当5G到来之前，Massive MIMO已经被业界认为是必备方案。而华为又在此时提出了一个新的问题：Massive MIMO仅仅是应该跟进5G；还是要在5G时代完成进化，成为5G特性的放大器？

后来的答案，是华为选择了后者。

5G的核心特性是大带宽，而Massive MIMO的多通道能力恰好可以成为5G特性的落地接口。但这个理论上的产业设想并不容易实现，需要多方面的技术积累与长期的产业实践。

在4G向5G的转化期，华为在加大重点技术研发的同时，陆续推出了多种商用设备，为5G进化完成产业准备。最终，华为推动了Massive MIMO的第二次进化，大带宽Massive MIMO成为产业现实。

2018年，华为在MWC发布了全系列场景化Massive MIMO AAU，深度匹配5G部署的多样化场景。为了兼容5G网络设备中多频段、多制式的网络特点，华为推出的Massive MIMO产品相对于4G复杂度提升了上百倍，并且加入了AI自动驾驶网络技术，极大程度提升了Massive MIMO设备的运维管理效率。

随后，华为的5G Massive MIMO在多个城市进行了落地。在产业实践中，华为的5G Massive MIMO设备集成度更好，基站尺寸更小更轻，降低了5G网络的更新部署成本，实现了相比4G的10倍以上体验升级。

2020年10月，华为与中国电信联手完成了地铁场景的5G室内分布式Massive MIMO技术试点，这一试点在室内数字化分布系统中引入Massive MIMO技术，有效解决室内5G的小区间干扰问题，用户速率提升40%以上。这一创新，不仅在室内实现了千兆体验，为商场、体育场、餐厅等场景带来了优质的5G升级，更为场景化需求极强的5GtoB业务探明了方向。

经过实践，华为证明了TDD Massive MIMO是5G成功的基础。甚至说，5G时代需要把多天线技术带入每个频段、每个场景，最大化释放大带宽的潜能。除TDD频段外，华为也在推进FDD向Massive MIMO演进，毫米波向超大规模阵列演进，全频段走向Massive MIMO，为5G的极致体验打通最后一公里。

而在5G进行时的今天，低碳绿色的社会责任逐渐成为通信产业必修课。此时华为又极具前瞻性地提出了新的问题：5G仅仅需要体验升级吗？Massive MIMO是否能为环境和社会贡献更多？

“双碳”时代，走向绿色Massive MIMO

可能很多身在通信产业之中的朋友，也不会想到Massive MIMO在无线通信产业的第三次升级，竟然是向着绿色节能、低环保的新方向。

数十年来，无线通信产业都是向着“更快、更强、更高效”奔跑，似乎带宽和速率是永远的方向。但在“双碳”目标明确上升为国家战略的今天，无线通信肩头也迎来了更多责任。从来身处时代潮汐最前沿的无线通信，似乎也应该在节能环保的大势所趋下完成一次“争先”。

为此，华为推动了Massive MIMO的第三次进化：面向资源利用与节能减排需求的全新升级。

事实上，华为一直在Massive MIMO领域推动节能减排的持续优化。但以往的方案更对是对中射频、功放等有源部分的持续优化，使能每比特能效实现渐进式提升。而这次升级之所以能被称为突破式进化，是因为华为通盘考虑了Massive MIMO的多重资源消耗与能源节约，推进了面向“双碳”目标的质变式升级。

具体而言，新的绿色Massive MIMO在资源利用上践行了三重“最大化”：

一、面向站点空间，推动天面利用最大化：以往，Massive MIMO的迎风面积只有0.3平方米，站点天面空间没有被充分利用。而新型绿色版的Massive MIMO可以实现无障碍部署，充分利用空间，最大化天面资源利用率。

二、面向能耗问题，推动绿色节能最大化。在站点最为核心的能耗问题上，新型Massive MIMO可以实现更窄的业务信道波束，进而推动基站可以配置更低的发射功率，降低基站能耗。新型绿色版Massive MIMO配置了160W的发射功率，即可达到传统320W的覆盖范围。在边缘用户覆盖体验相同的前提下，新型绿色版Massive MIMO可以降低50%以上能耗。

三、面向建站成本，推动体验覆盖最大化。在不增加基站发射功率的前提下，新型绿色版Massive MIMO能够提升下行覆盖3dB，上行覆盖也会相应增强。以此方案，可以让边缘用户平均体验提升30%，从而可以降低基站建设数量与综合成本。

华为推动的新型绿色Massive MIMO，可以说是在站点、功率、体验等多方面进行了突破式创新，既确保了运营商效益与成本优化，同时也令用户体验得到保证。只有这种多赢局面下，“双碳”目标才能切实推动和发展，无线通信产业才有实际的价值进化可言。

在媒体采访中，甘斌解释了华为能够数次引领Massive MIMO进行行业升级，背后的原因究竟是什么。

首先，技术升级背后是对技术趋势、产业方向的洞察。华为很早就看到了Massive MIMO面向未来发展的一系列必然性。诸如大带宽、低功耗，既是无线通信的必经之路，也是Massive MIMO的确定方向。把握这一洞见，华为始终坚持早布局、早准备，进而成为了每次升级的引领者。

其次，华为在技术上进行了多路径的准备，确保大量关键技术都已就绪。否则在洞察出来之后，想法会无法与技术升级相适配。只有高强度的研发投入，始终坚持对大量基础方向的布局与推进，才能确保华为始终走在引领者的轨迹上。

最后也是最根本的，是面向客户需求的产品创新精神。运营商客户需要什么，华为就钻研和准备什么。这种直接但始终不变的供需逻辑，让华为往往能“执先”而行，为产业担当探索者。

在刻不容缓的双碳时代，Massive MIMO或许将又一次成为争先的胜负手。

Massive MIMO的三次进化，也在某种程度上注解了“华为”精神：忠于为需求而创新，敢于为天下争一先。