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。