Hệ thống Massive MIMO có thể được xây dựng với chi phí thấp và tiêu tốn năng lượng thấp. Bộ khuếch đại cơng suất cao có thể được thay thế bằng độ khuếch đại chi phí thấp hơn. Một số thiết bị đắt tiền và cồng kềnh như cáp đồng trục được sử dụng cho kết nối giữa các trạm gốc và trung tâm chuyển mạch di động có thể được giảm với số lượng ít hơn. Hệ thống Massive MIMO hoạt động dựa trên nguyên tắc rằng nhiễu, pha đinh và bất kì điều khơng hồn hảo nào sẽ được tính trung bình khi tín hiệu từ một vài anten được kết hợp. Hệ thống Massive MIMO có mức độ tự do cao vì hệ thống có rất nhiều anten nhưng khơng phải tất cả trong số đó hoạt động tại cùng một thời điểm. Massive MIMO có độ trễ rất thấp.
1.4. Massive MIMO trong mạng 5G
Trong mục này đồ án sẽ trình bày về những nội dung đề cập đến Massive MIMO trong mạng 5G như: lý do tại sao Massive MIMO lại trở lên quan trọng đối với mạng 5G, các lợi ích mang lại, cách thức hoạt động và kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo búp sóng của hệ thống Massive MIMO trong mạng 5G.
1.4.1. Tại sao Massive MIMO quan trọng với mạng 5G
Kể từ khi khái niệm Massive MIMO được giới thiệu, nó đã đạt được những tầm cao mới mỗi năm. Nó đã trở thành một trong những chủ đề nghiên cứu nóng nhất trong cộng đồng truyền thơng khơng dây do những lợi ích to lớn của nó trong việc tiêu chuẩn hóa mạng 5G. Các hệ thống MIMO thơng thường đã khơng thể đối phó với dịng chảy lớn trong lưu lượng dữ liệu không dây. Với sự ra đời của các khái niệm như internet vạn vật, giao tiếp máy với máy, thực tế ảo và thực tế tăng cường, hệ thống 4G hiện tại không thể mang lại hiệu quả phổ cần thiết.
Các thí nghiệm gần đây trong hệ thống Massive MIMO đã chứng minh giá trị của nó bằng cách cho thấy hiệu suất quang phổ kỷ lục. Một nghiên cứu được thực hiện bởi Đại học Lund cùng với Đại học Bristol vào năm 2015 đã đạt được hiệu suất phổ 145,6 bit/s /Hz cho 22 người dùng, sử dụng phương pháp điều chế biên độ cầu phương 256, trên kênh vô tuyến với băng thông 20MHz chia sẻ ở tốc độ tại tần số 3,51 GHz với 128 phần tử anten tại trạm gốc. Hình 1.9 anten mảng thử nghiệm hệ thống Massive MIMO với 100 phần tử anten được tạo ra bởi Đại học Lund vào năm 2015. Sự cải thiện về hiệu quả phổ là rất lớn khi so sánh với 3 bit/s/Hz, là yêu cầu nâng cao của tổ chức Viễn thông Di động Quốc tế cho 4G.
Hoạt động hiệu quả của các hệ thống Massive MIMO đã được xác nhận trong nhiều môi trường khác nhau, cả trong nhà và ngồi trời. Nó cũng đã được chứng minh rằng hệ thống Massive MIMO cung cấp một hoạt động mạnh mẽ với tần số vô tuyến và mạch băng tần cơ sở có độ phức tạp thấp. Việc triển khai phần cứng của một hệ thống Massive MIMO đã được thử nghiệm thành công và người ta đã chứng minh rằng các hệ thống này có thể được xây dựng với phần cứng chi phí thấp cho cả băng tần số cơ sở và các chuỗi RF tương tự. Hơn nữa, nhiều thuật tốn tiền mã hóa, phát hiện, lập lịch và cân bằng đã được thiết kế để giảm chi phí và năng lượng hơn nữa. Tất cả những cải tiến và phát triển mới này trong Massive MIMO thúc đẩy việc triển khai công nghệ này cho 5G.