伪MIMO（pMIMO）：一种高效能和频谱利用的MIMO-OFDM系统

《IEEE Communications Magazine》：Pseudo MIMO (pMIMO): An Energy and Spectral Efficient MIMO-OFDM System

针对6G无线通信系统，提出伪MIMO传输方案，通过多天线单元与样本级波束成形优化，在保持全数字MIMO频谱效率的同时减少硬件复杂度，实验验证其优于传统混合MIMO和全数字MIMO系统，并讨论了技术挑战与未来方向。

　　

摘要：

本文介绍了一种针对未来第六代（6G）无线通信网络设计的、在能量和频谱效率方面具有优势的多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）传输方案。该方案被称为“伪MIMO”，能够传输比接收射频（RF）链数量更多的并行数据流。其实现方法是将每个接收RF链与多个天线元件连接，并对接收波束成形模式进行样本级调整。所提出的系统架构和专用信号处理方法使得该方案在频谱效率方面能够接近于具有相同数量天线元件（每个天线元件都配备一个RF链）的完全数字（FD）MIMO系统。文章首先介绍了伪MIMO的基本原理，并讨论了其实现的潜在硬件架构。随后，我们强调了将伪MIMO集成到下一代无线网络中的几个优势。通过仿真结果证明了所提出的伪MIMO传输方案在频谱效率和能量效率方面优于传统的混合MIMO和FD MIMO系统。此外，我们还通过构建首个伪MIMO原型验证了这一新方案的可行性。最后，我们指出了该技术面临的一些关键挑战，并概述了未来研究的方向。

引言

在过去三十年中，多输入多输出（MIMO）技术取得了显著进展。这一创新方法彻底改变了无线通信技术的发展[1]、[2]。MIMO技术在第四代（4G）和第五代（5G）通信系统中发挥了越来越重要的作用，基站（BS）的射频（RF）链数量从4G的4条增加到5G的64条，大规模MIMO技术已在5G中成功应用[3]。尽管5G通信系统在频谱效率和能量效率方面实现了3倍和10倍的提升目标，但学术界和工业界的研究重点正转向第六代（6G）无线通信时代的MIMO技术发展[4]。随着未来无线通信频段的扩展，在6G中，基站和用户终端的同一天线孔径内可以容纳更多的天线元件。虽然MIMO仍然是6G无线通信的关键技术之一，且已有大量研究致力于设计更复杂的收发器，但在实际部署这些系统仍然面临诸多挑战。