Одна из ключевых особенностей базовых станций 5G - использование MIMO высокого порядка. Отправной точкой для самой так сказать простой станции является 8T8R. Но это далеко не предел. Многие операторы в сетях 5G используют MIMO 16, 32 и 64 порядка.
Для таких сложных схем используют не классические панельные антенны как на станциях 4G и более ранних поколения, а специальные совмещённые с антеннами радиомодули - AAU. Расшифровывается это как active antenna unit, то есть активный антенный модуль.
Согласитесь, что когда вам рассказывают про MIMO 32x32 или 64x64 первый вопрос, который приходит в голову: как в смартфоне можно расположить такое количество приёмных антенн?
Привычный нам корпус смартфона в виде моноблока вовсе не имеет запас по внутреннему пространству, куда бы можно было разместить даже пару лишних антенн. Если попробовать его модернизировать, то размеры и вес гаджета, предназначенного для того, чтобы помещаться в карман или дамской сумочке выйдут за разумные пределы.
На самом деле, никто не собирается превращать смартфон в ёжик или кирпич. Чтобы понять как именно в сети 5G работает MIMO высоких порядков или, ка его называют Massive MIMO, нам нужно расширить представление об этой технологии.
В самых простых вариантах, например, MIMO 2x2 на передатчике и приёмнике есть по 2 антенны. Между парами антенн образуются несколько каналов связи, которые кратно увеличивают пропускную способность (ёмкость системы) или надёжность передачи. Тут всё просто.
С MIMO более высоких порядков (Massive MIMO) можно поступить аналогично: также расположить на приёмной и передающей стороне равное количество антенн, а можно распределить приёмные антенны между несколькими приёмниками. Например, между 2, 4 и т.д.
Причём, в качестве приёмников могут выступать не отдельные смартфоны, а группы смартфонов, объединённых, например, одинаковыми радиоусловиями.
Тогда одна AAU, например, с MIMO 16 может обслужить 4 группы смартфонов, в каждой из которых будет задействована лишь четвёртая часть всей пропускной способности сектора базовой станции.
С одной стороны - на входе радиосистемы, порядок MIMO действительно соответствует этой цифре: 16,32 и 64. Столько антенн находится в AAU. Но вторая цифра - это выход всей радиосистемы, а не количество антенн одного конкретного смартфона. То есть эти самые 16, 32 и 64 могут задействовать все смартфоны в совокупности, а не каждый по отдельности.
Причём AAU может распределять свои ресурсы не только в плане увеличения пропускной способности, но и для расширения зоны покрытия. Например, половина ресурсов будет использована на увеличение скорости передачи данных для ближних абонентов, а другая половина на расширение покрытия для удалённых абонентов/внутри зданий/подвальных помещений и т.п., то есть для технологии Beamforming.
Главная идея MIMO высоких порядков (Massive MIMO) в том, что само понятие соты с фиксированной зоной покрытия и ёмкостью становится бессмысленным.
Базовая станция 5G, оснащённая AAU может сама регулировать зону покрытия и свою ёмкость. Какие-то рамки и пределы, конечно же, остаются, но они не фиксированы, как в предыдущих поколениях сотовой связи.