文献综述（或调研报告）：
5G 是面向2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。根据移动通信的发展规律，5G将具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等方面较4G移动通信提高一个量级或更高，其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高。为提升其业务支撑能力，5G在无线传输技术方面将有新的突破，将引入能进一步挖掘频谱效率提升潜力的技术，如先进的多址接入技术、多天线技术、编码调制技术、新的波形设计技术等。
5G移动通信标志性的关键技术主要体现在超高效能的无线传输技术和高密度无线网络(high density wireless network)技术。其中基于大规模MIMO的无线传输技术将有可能使频谱效率和功率效率在4G的基础上再提升一个量级，该项技术走向实用化的主要瓶颈问题是高维度信道建模与估计以及复杂度控制。全双工(full duplex)技术将可能开辟新一代移动通信频谱利用的新格局。网络协同与干扰管理将是提升高密度无线网络容量的核心关键问题。
无线通信之所以成为既富有挑战性又能引起研究人员兴趣的课题，其主要原因有两个，而这两个原因对有线通信来说基本没有影响。首先是衰弱现象：由于大、小尺度衰弱，导致信道的时变特性增强。其次无线用户直接在空间中通信，因此彼此之间存在严重干扰，这个干扰是多元化的。处理上述衰弱和干扰对于无线通信系统的设计是非常重要的。[2]
无线通信系统的性能主要由无线信道环境决定。衰弱现象大致可以分为两种类型：大尺度衰弱和小尺度衰弱。当移动设备通过一段较长的距离时会产生大尺度衰弱，它是由信号的路径损耗和大的障碍物形成的阴影所引起的。阴影衰弱是一种慢衰弱过程，描述接收机和发射机之间的中等路径损耗的波动特性。换句话说，大尺度衰弱的特性由平均路径损耗和阴影衰弱来描述。另一方面，小尺度衰弱是指当移动台在较短距离内移动时，由多条路径的相消或相长干涉引起信号电平的快速波动。根据多径时延的相对扩展，用信道的频率选择性来描述小尺度衰弱的特性。此外，根据信道在时间上的波动，短期衰弱可以分为快衰弱和慢衰弱。[10]
多天线技术（简称MIMO）是所有先进的蜂窝无线通信系统的核心特征，但是它仍未以与它的真正潜能相称的规模上被利用。这有好几个原因。首先，增加吞吐量的更便宜的选择，比如购买更多的频谱，总是比更贵的、技术上更复杂的方案更先采用。其次，一个点对点的MIMO系统需要昂贵的多天线终端。另外，在信号等级相对于干扰较低的小区的边缘或由于散射导致信号不足以主宰的传播环境，复用增益可能会消失。[8]
多用户MIMO系统是一种点对点MIMO系统，在这个系统中，一个天线阵同时作为一些自主终端的复合器。这些终端可以很便宜，可以是单天线设备，而且复用吞吐量增益可以通过这些终端共享。一个多用户MIMO系统比一个点对点系统更能容忍传播环境：在直线传播的条件下，点对点系统的可能没有复用增益，但是仍存在于多用户MIMO系统中，并能提供超越瑞利的阵列方案的角度分离。[8]
通信过程分为两个部分：上行链路导频训练以及数据传输。上行链路导频训练包括用户发射训练导频，基站进行信道估计。数据传输的过程是上行链路中用户发射数据，基站根据每个用户的信道估计进行接收检测；下行链路中基站通过信道的估计对发射给用户的信息进行预编码，然后进行传输。
如果信道参数可以在接收机处估计到以及不同天线对间的路径增益相互独立，多天线的使用将大大提高衰弱信道的可达到速率。达到后者的要求十分容易，而前者相对较难，并且对于不同的通信场景有所调整[12]。信道状态信息（CSI）在多用户MIMO系统中承担重要的作用。前向链路的数据传输需要基站知道前向的信道，而反向链路的数据传输需要基站知道反向的信道。[8]
如果不发生载波间干扰，即能保证子载波间的正交性，就能把每一个子载波看做独立的信道。这种正交性使得接收信号的每个子载波分量可以被表示成发射信号与子载波的信道频率响应的乘积。因此，仅通过估计每个子载波的信道响应就可以恢复发射信号。总的来说，可以使用发射机和接收机都已知的前导或导频符号进行信道估计，并且可以利用不同的插值技术来估计导频之间的子载波上的信道响应。用于信道估计的训练符号通常能提供较好的性能。然而发射的前导或导频信号产生的负荷会降低传输效率。当可以获得训练符号时，最小二乘（LS）和最小均方误差（MMSE）技术被广泛应用于信道估计。此外，利用接收信号的统计特性，可以在不依靠前导或导频信号的情况下进行信道估计，这就是盲信道估计。显然盲信道估计技术具有负荷小的优势。然而，它往往需要大量的接收信号来提取统计特性。盲信道估计技术的性能通常比使用训练符号的传统信道估计技术差。[10]
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