摘要：多輸入多輸出技術是指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量，
多輸入多輸出技術是指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量，它能充分利用空間資源，通過多個天線實作多發多收，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍的提高系統信道容量，顯示出明顯的優勢、廣泛應用于第四代移動通信，
多輸入多輸出技術不斷發展，由最初的最多8根天線拓展到最多可達256根天線，就形成了大規模多輸入多輸出技術（LS-MIMO），最早由美國貝爾實驗室研究人員提出，研究發現，當小區的基站天線數目趨于無窮大時，加性高斯白噪聲和瑞利衰落等負面影響全都可以忽略不計，資料傳輸速率能得到極大提高，是第五代移動通信技術中提高系統容量和頻譜利用率的關鍵技術，讓我們先從如下兩方面來做下簡單直觀的理解：
（1）天線數量
傳統的時分雙工網路的天線基本是2天線、4天線或8天線，而大規模多輸入多輸出技術指的是通道數達到64/128/256個，
（2）信號覆寫的維度
傳統的大規模多輸入多輸出技術稱之為2D-MIMO，以8天線為例，實際信號在做覆寫時，只能在水平方向移動，垂直方向是不動的，信號類似一個平面發射出去，而大規模多輸入多輸出技術，是信號水平維度空間基礎上引入垂直維度的空域進行利用，信號的輻射狀是個電磁波束，所以也稱為3D-MIMO，這一點在后面會詳細講述，
每一項技術的實作都要靠相應的硬體來支撐，我們很容易知道需要在基站側配置更大規模的天線陣列，當然，這也將耗費更多電能，無論是基站，還是用戶端，
大規模多輸入多輸出技術在第五代移動通信技術上應用較為成熟，讓我們一起來探究一下，
5G可以使用低于6GHz的低頻頻段，但低頻頻段的資源有限，而5G對帶寬的需求量又很大，因此大部分5G網路會部署在高頻頻段，即毫米波頻段，在為5G尋找合適的技術時，這一特征很關鍵，
從無線電波的物理特征來看，如果我們使用低頻頻段或者中頻頻段，我們可以實作天線的全向收發，至少也可以在一個很寬的扇面上收發，但是，當使用高頻頻段（如毫米波頻段）時，我們別無選擇，只能使用包括了很多天線的天線陣列，使用多天線陣列的結果是，波束變得非常窄，那么回到剛才，為什么在毫米波頻段，我們只能使用多天線陣列呢？
根據功率傳輸方程，考慮到攻防技術的極限限制以及國家無線管委會的規定，無法增大無線發射功率Pt，受限于材料和物理規律，無法直接無線提高天線增益Gt、Gr，而縮短手機與基站距離R，意味著修建更多基站，從運營商的角度來說不可行，而增加波長λ意味著使用資源有限的低頻段，這對帶寬需求很大的5G來說不可行，要提高我們想要的接收天線功率Pr似乎無路可走，
唯一可行的解決方案是：增加發射天線和接收天線的數量，即設計一個多天線陣列，事實證明效果提升顯著，很有趣地是這個現象構成了黑格爾辯證法的一個關鍵哲學原則的完美例子，即“量變導致質變”，
這也是大規模多輸入多輸出技術的基礎，相比于傳統單天線通信方式，大規模多輸入多輸出技術下，基站側有多根天線，通過波束賦形自動調節各個天線發射信號的相位，使其在接收端形成電磁波的有效疊加，產生更強的信號增益來克服損耗，從而達到提高接受信號強度的目的，根據特定場景自適應調整天線陣列的輻射圖，相比于傳統的大面積覆寫，波束賦形可以智能地匯集能量到目標上，并可以根據目標數量構造專門的傳輸通道，這里需要強調的是系統必須用非常復雜的演算法來找到目標的準確位置，否則就不能精準地將波束對準這個目標，因此，我們可以知道波束管理和波束控制對大規模多輸入多輸出技術是非常重要的，
實驗研究顯示，天線的數目越多，規模越大，波束賦形作用越明顯，天線陣列從一維擴展到二維，波束賦形發展成了多面手，可以同時控制天線方向圖在水平方向和垂直方向的形狀，演進為3D波束賦形，將信號更加精準地指向目標用戶，并能跟隨目標移動，保證信號穩定性，
通過大規模天線陣列在發射端和接收端將更多天線聚合進行密集組合，3D波束賦形將每個信號引導到終端接收器的最佳路徑上，提高信號強度，減少干擾，讓我們回到上面提到的功率傳輸方程，基于波束賦形技術的大規模多輸入多輸出技術通過整理天線波束來提高發射天線增益Gt，達到了提高接收信號強度Pr的目的，從而保證了跟隨目標的同時，信號強度的穩定，實際應用中，發現在追求高速移動資料速率和大信道容量的5G時代效果很好，可達到更好的性能，
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