4*4 MIMO技术，即四发射天线和四接收天线的配置，是一种多输入多输出(Multiple Input, Multiple Output)的技术。这种技术通过在基站和用户设备上分别配置四个天线，实现同时并行的1对1通信，形成四个并行子数据流，从而为单用户提供复用增益。这种配置能够有效提升网络容量和用户体验，尤其是在5G等高速无线通信系统中。
在4*4 MIMO系统中，信息的收发通道是四个，即四层。通过将空间分成不同的层，每个层承载不同的信号，实现了所谓的“空分复用”。这种方式可以显著增加信息的发送容量，因为每个层都可以独立地传输数据，而不会互相干扰。此外，4*4 MIMO技术支持MU-MIMO(多用户MIMO)，这意味着可以在同一时间内为多个用户提供服务，进一步提高了网络的效率和容量。
与2*2 MIMO相比，4*4 MIMO具有更高的容量、更广泛的覆盖范围、更高的数据传输速率、更好的抗干扰能力和更好的信号可靠性。
4*4 MIMO是一种先进的天线技术，通过利用四个发射天线和四个接收天线来改善5G和其他无线通信系统的性能、容量和效率。
一、 4*4 MIMO技术在5G网络中的应用案例有哪些?
4*4 MIMO技术在5G网络中的应用案例包括：
- 智能5G设备的设计与开发，其中提出了5G多输入多输出(MIMO)天线结构的设计，使用了插入进纸技术来提高无线链路容量，提供更高的数据速率和可靠性。
- 在5G新无线电的解决方案中，4×4下行链路MIMO被用于2.5GHz至6GHz频谱，以支持高速的数据传输速率。这表明4*4 MIMO技术在5G网络中对于提升下行链路的数据传输速率至关重要。
- 广和通5G模组FG360系列的最新迭代版本采用了44 MIMO设计，使得在频宽不变的情况下，速率相较于22 MIMO提升一倍。这种设计使得内置了FG360新版本的终端设备能够在运营商部署的5G低频段中享受高速率。
- 在非洲电信塞拉利昂的应用案例中，通过使用4×4 MIMO技术解决了容量限制问题，最大限度地利用了可用频谱，而不降低微波网络的任何性能。
这些案例展示了44 MIMO技术在5G网络中的多样化应用，从智能设备的设计到网络容量的提升，再到特定地区的网络改进，44 MIMO技术都发挥了关键作用。
二、 如何实现4*4 MIMO系统的波束成形和空间复用技术?
实现4*4 MIMO系统的波束成形和空间复用技术，首先需要理解波束成形和空间复用的基本概念和技术原理。
波束成形技术是利用多天线系统的相位干扰来形成指向特定方向的波束，以提升信号强度和降低能量浪费。这种技术通过调整天线阵列中各天线单元的相位差，使得能量集中在目标接收器的方向上，从而提高无线通讯的传输效率和耐用性。在MIMO系统中，波束成形技术可以将信号以一种能量集中和定向的方式发送给无线终端，全面改善无线终端接收的信号质量，并提升吞吐量。
空间复用技术则是MIMO技术的一部分，允许多个天线同时发送和接收多个空间流，即多份信号，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。这意味着在相同的时间和频谱资源内，可以传输更多的数据，显著提高系统的数据传输速率。
为了实现4*4 MIMO系统的波束成形和空间复用技术，可以采取以下步骤：
- 部署多天线系统：根据波束成形技术的要求，必须采用多天线系统，包括多接收天线和多发射天线。对于4*4 MIMO系统，这意味着至少需要四个发射天线和四个接收天线。
- 相位调整和信道估计：通过精确控制每个天线单元的相位差，以及利用信道参数进行信道估计，来形成指向特定方向的波束。这一步骤对于确保波束能够准确地对准目标接收器至关重要。
- 采用高效的算法：为了有效实现波束成形和空间复用，需要采用高效的算法来处理信号的相位调整、信道估计和信号合并等任务。例如，大规模MIMO系统中的自适应波束成形技术可以通过在发射端和接收端部署大量天线，极大提升系统的性能和容量。
- 优化系统设计：考虑到实际应用中的限制，如STA(无线终端)可能只有1到2个天线的情况，需要在系统设计中充分考虑这些因素，以确保波束成形和空间复用技术能够在各种环境下有效工作。
通过上述步骤，可以有效地实现4*4 MIMO系统的波束成形和空间复用技术，从而提高无线通讯的传输效率和数据传输速率。
三、 与22 MIMO相比，44 MIMO在数据传输速率和抗干扰能力上的具体优势是什么?
与22 MIMO相比，44 MIMO在数据传输速率和抗干扰能力上的具体优势主要体现在以下几个方面：
- 数据传输速率：44 MIMO的峰值速率为单天线时的4倍。例如，如果是44 MIMO，则其峰值速率为403.2Mbps 。这意味着在相同条件下，44 MIMO能够提供比22 MIMO更高的数据传输速率，从而支持更快的数据传输。
- 抗干扰能力：4*4 MIMO通过增加天线数量，能够在空间上建立更多的“跑道”，这有助于提高信号的稳定性和抗干扰能力 。此外，使用MIMO技术后，无线信号的传输距离和天线的接受范围可以进一步扩大，信号的抗干扰性更强，无线传输更为精准快速 。这对于提高网络的稳定性和覆盖范围具有重要意义。
- 网络覆盖范围：4*4 MIMO的设计还考虑到了网络无线吞吐量和Wi-Fi覆盖范围的提升。例如，某些设备采用双频4×4:4 MU-MIMO技术，不仅提供了更强的抗干扰能力和更稳定的连接，还能实现高达5.38Gbps的网络无线吞吐量和更广的Wi-Fi覆盖范围 。
- 多用户OFDMA和MU-MIMO的支持：4*4 MIMO技术支持多用户OFDMA(OFDMA)和MU-MIMO(多用户MIMO)，这使得它能够在多用户环境中提供更好的性能。这种技术支持能够有效地管理多个用户的连接，提高网络的整体效率和用户体验 。
与22 MIMO相比，44 MIMO在数据传输速率和抗干扰能力上的优势主要体现在更高的数据传输速率、更强的抗干扰能力、更广的网络覆盖范围以及对多用户OFDMA和MU-MIMO的支持上。这些优势使得4*4 MIMO成为支持中高密度用户场景的理想选择。
四、 在实际部署中，4*4 MIMO技术面临的主要挑战和解决方案有哪些?
在实际部署中，4*4 MIMO技术面临的主要挑战包括如何减少自我干扰和提高频谱效率。解决方案涉及到采用先进的天线波束成形技术和多用户MIMO技术，以及依赖于2×2的MIMO双极化来实现全双工无线电。
具体来说，4*4 MIMO技术通过集成的协作天线创建独立的“波束形式”，以便独特地定位每个客户端，从而提高频谱效率。此外，由于4×4 MIMO通常依赖于2×2的MIMO双极化，因此如何减少自我干扰成为实现全双工无线电的重大技术挑战。
五、 4*4 MIMO技术对VR和AR应用性能的提升具体表现在哪些方面?
4*4 MIMO技术对VR和AR应用性能的提升主要体现在以下几个方面：
- 网络容量和性能的提升：4*4 MIMO技术通过在基站侧和智能手机上都配备4个信号接收和发送通道，能够显著提高网络的容量和性能。这对于VR和AR这类对网络要求极高的应用来说，意味着可以提供更加流畅、稳定的服务体验。
- 下载速度的增加：与传统的4×2 MIMO相比，4×4 MIMO技术支持更多的数据传输管道，即拥有4个传输管道。这意味着在下载数据时，可以同时通过这4个管道进行传输，从而大幅提高下载速度。对于需要大量数据传输的VR和AR应用来说，这一点尤为重要。
- 能效的提升：虽然具体的能效提升数值没有直接提及，但从华为推出的VR眼镜预计在5G时代将迎来爆发，以及性能提升高达39%，能效提升高达32%的信息中可以间接推断，4*4 MIMO技术的应用有助于提高设备的能效，这对于延长VR和AR设备的使用时间、降低能耗具有重要意义。
- 满足高质量VR内容的需求：随着VR技术的发展，对网络的要求越来越高。4*4 MIMO技术支持的高性能网络能够更好地满足影院、VR 360°全景视频、VR直播、VR游戏和VR教育等高质量VR内容的需求，提供更加舒适和沉浸式的体验。
4*4 MIMO技术对VR和AR应用性能的提升主要表现在网络容量和性能的提升、下载速度的增加、能效的提升以及满足高质量VR内容需求等方面。
