فناوری چند ورودی چند خروجی (MIMO) به طور گسترده‌ای در طول دو دهه گذشته به دلیل افزایش ظرفیت و قابلیت اطمینان شبکه‌های بی‌سیم مورد مطالعه قرار گرفته است و در بسیاری از استانداردهای بی‌سیم نیز اعمال شده است (شکل زیر).
به منظور سازگاری با استاندارد 3GPP LTE، اکثر پیاده‌سازی‌های MIMO بدین شکل بوده است که کمتر از ده آنتن خطی در ایستگاه پایه در نظر گرفته می‌شد. اگرچه در این شرایط بهبود صورت گرفته اما هم‌چنان می‌توان با بزرگتر کردن این سیستم‌ها، بهبود بسیاری را حاصل کرد. به همین دلیل سیستم‌های Massive MIMO معرفی شده است که در منابع فرکانس-زمانی مشابه با استفاده از روش‌های پردازش سیگنال با پیچیدگی پایین به کاربران بسیاری سرویس ارائه می‌دهد.
Massive MIMO یک فناوری MIMO چند کاربره (MU-MIMO) است که در آن به طور مثال K تجهیز کاربر بر روی منبع فرکانس-زمانی یکسان توسط یک ایستگاه پایه با تعداد M آنتن سرویس داده می‌شوند، به طوری که طبق تصویر 1، M >> K است. استقرار تعداد زیادی آنتن در ایستگاه پایه منجر به یک سناریوی انتشار به نام انتشار مطلوب (favorable propagation) می‌شود که در آن کانال بی‌سیم به صورت تقریباً قطعی (near-deterministic) است زیرا لینک‌های رادیویی بین ایستگاه پایه و تجهیز کاربر عمود بر هم(near-orthogonal) هستند. این شرایط به این دلیل است که اثرات محوشدگی در مقیاس کوچک، تداخل درون سلولی و نویز به طور مجانبی در میزان بزرگ M ناپدید می‌شوند. با افزایش اندازه سیستم، یعنی (M, K)، می‌توان بهره‌های آرایه و مالتی‌پلکسینگ بزرگ دست یافت.
با اینکه فناوری Massive MIMO یک عامل کلیدی برای حل بسیاری از مشکلات نسل پنج مخابرات سیار است، اما هنوز چالش‌های عملی زیادی در راستای استقرار موفقیت‌آمیز آن نیز وجود دارد. یکی از چالش‌های اصلی این است که تعداد آنتن‌هایی که قابلیت تجهیز در بالای برج‌های ایستگاه پایه را دارند، توسط عوامل متعددی از قبیل شکل BS و فرکانس‌های حامل LTE محدود می‌شود. برای حل این مشکل، 3GPP استفاده از یک آرایه مسطح یکنواخت 2 بعدی را پیشنهاد کرده است که می‌تواند به راحتی در عمل در مقایسه با آرایه خطی یکنواخت معمولی (ULA) نصب شود. به عنوان مثال، یک آرایه مسطح یکنواخت 16×16 با فاصله بین عناصر تقریبا معادل با نصف طول موج، فضایی حدود 1m×1m در فرکانس حامل LTE 2.5 گیگاهرتز اشغال می‌کند. در مقابل، حدود 15 متر فاصله در جهت افقی برای نصب یک آرایه خطی از 256 آنتن مورد نیاز است، که با توجه به فضای نصب محدود در برج‌های ایستگاه پایه امکان‌پذیر نیست.
برای اطلاعات بیشتر می‌توانید مقالات Design of 5G Full Dimension Massive MIMO SystemsEnergy و Efficiency in Massive MIMO-Based 5G Networks Opportunities and challenges را مطالعه فرمایید.
هم‌چنین علاقه‌مندان به این موضوع می‌توانند با کلیک بر روی «معرفی دوره آموزشی مرتبط» “5G Massive MIMO & Beamforming” سامانه مدیریت یادگیری (LMS) را مشاهده کنند.