Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output) ist eine Antennentechnik, bei der die Basisstation mit sehr vielen Antennenelementen ausgestattet ist – typisch 32T32R, 64T64R oder 128T128R (Sender/Empfänger). Übliche Panels vereinen dabei mehrere hundert einzelne Elemente. Das Wort „massive“ bedeutet: Es gibt deutlich mehr Antennen als gleichzeitig bediente Nutzer (M ≫ K).
Räumliches Multiplexing statt mehr Spektrum
Mit vielen Elementen lassen sich mehrere Datenströme gleichzeitig über getrennte Raumrichtungen übertragen – das ist Raummultiplex (SDM). Ein 64T64R-Panel kann so 8 bis 16 Nutzer auf derselben Zeit- und Frequenzressource bedienen, was die spektrale Effizienz im Vergleich zu 4G um ein Vielfaches steigert. Dazu kommt Beamforming: Die Phasen der Elemente werden so eingestellt, dass schmale Strahlen (teilweise nur wenige Grad) gezielt zu den Endgeräten zeigen – auch in der Vertikalen (3D-Beamforming).
Warum TDD ideal passt
Massive-MIMO-Systeme bevorzugen den Duplexverfahren-Modus TDD, weil Senden und Empfangen dieselbe Frequenz nutzen: Der Kanal ist reziprok, der Downlink-Kanal lässt sich aus Uplink-Messungen ableiten, ohne großen Feedback-Overhead. Zudem bewirkt die große Elementzahl ein „Channel Hardening“: Die Kanäle der Nutzer orthogonalisieren sich, Rauschen und Schwund mitteln sich aus, einfache lineare Vorcodierung reicht. Der Preis ist hoher Rechenaufwand (Matrix-Operationen), der in den Sendern per FPGA/ASIC beschleunigt wird.
Die Entwicklung lief von 2G (SISO) über 3G (Diversity) und 4G-LTE (2×2 bis 8×8) zu den großen Arrays in 5G-Netzen; auch Mobilfunk-Handover profitieren von den schmalen Strahlen, weil Nachbarzellen weniger gestört werden.