說到大規(guī)模MIMO的定義,，最常想到的就是 T. L. Marzetta在2010年那篇文獻(xiàn)中指出的：“by increasing the number of antennas at the base station, we can average out the effects of fading, thermal noise and intra-cell interference.”
即通過增加基站端的天線,，可以平均掉衰落、噪聲、小區(qū)內(nèi)干擾等，在分析方法上體現(xiàn)為大數(shù)定理、中心極限定理的應(yīng)用,，這樣帶來的一個(gè)好處是：大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信號處理方法不需要再采用復(fù)雜的非線性設(shè)計(jì)來避免上述提到的干擾，而只需要簡單的線性設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)較好的系統(tǒng)性能,。
比如在預(yù)編碼方法研究方面（預(yù)編碼/波束成形在Martin JIANG的回答中有詳細(xì)的介紹）：傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中一般研究非線性預(yù)編碼方案,，比如DPC（dirty-paper coding，臟紙）,，而大規(guī)模MIMO中一般采用線性預(yù)編碼,，比如MRT（最大比發(fā)送）、ZF（迫零）、MMSE（最小均方誤差）,。DPC這類算法的復(fù)雜度較高,，隨著基站天線數(shù)量的增加，若采用非線性預(yù)編碼會(huì)導(dǎo)致基站的計(jì)算復(fù)雜度激增,，顯然DPC這類方法不再適用于大規(guī)模MIMO,。此外，Lund University做了一些實(shí)際的測量（見文獻(xiàn)“Linear pre-coding performance in measured very-large MIMO channels”）,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，采用低復(fù)雜度的線性預(yù)編碼即可實(shí)現(xiàn)DPC預(yù)編碼的98%的性能,。
由此可見,，天線數(shù)量的增加直接導(dǎo)致了信號處理方法的不同,引發(fā)了新的問題和挑戰(zhàn)：
1、信道測量和建模,。
Trigger：天線數(shù)增加后信道特性會(huì)如何變化,，相關(guān)性、信道衰落特性等都需要測量和研究,，而信道建模是理論研究的基礎(chǔ),，如果信道模型是錯(cuò)的話，很多研究將失去意義,。
2,、導(dǎo)頻設(shè)計(jì)以及降低導(dǎo)頻污染研究。
Trigger：天線數(shù)目增加后,，噪聲,、小區(qū)內(nèi)干擾等非相關(guān)因素都會(huì)隨之消失，而導(dǎo)頻污染會(huì)成為限制大規(guī)模MIMO性能的唯一因素,。如何分配導(dǎo)頻,、如何分配導(dǎo)頻功率來降低導(dǎo)頻污染等問題變得更為重要。
3,、FDD模式下,，下行信道估計(jì)、信號反饋,、兩階段預(yù)編碼等研究。
Trigger：下行信道估計(jì)的導(dǎo)頻符號開銷正比于基站天線數(shù)目（需大于等于天線數(shù)）,，然而相干時(shí)間內(nèi)可發(fā)送的數(shù)據(jù)符號數(shù)目有限（比如200）,，導(dǎo)頻開銷過大會(huì)嚴(yán)重降低有用數(shù)據(jù)符號的發(fā)送，同理,，用戶估計(jì)出信道后,，將信道狀態(tài)信息反饋給基站亦需要較大開銷，導(dǎo)致低頻譜效率。
4,、降低硬件開銷的混合預(yù)編碼結(jié)構(gòu)和方法研究,。
Trigger：傳統(tǒng)的信號處理方法需要每根天線對應(yīng)一個(gè)射頻鏈路，然而射頻鏈路非常昂貴,，隨著天線數(shù)增加,，硬件和能量開銷都會(huì)隨之增大，所以如果設(shè)計(jì)和研究降低射頻鏈路的預(yù)編碼方案非常重要,。
5,、低精度硬件和非完美硬件下的信號處理研究。
Trigger：該問題仍然是由天線數(shù)增加導(dǎo)致硬件開銷大的問題引發(fā)的,，為了降低硬件的成本,，通常會(huì)采用不完美的硬件（低成本、低精度硬件）,，在這種情況下如何進(jìn)行信號處理,，以及如何彌補(bǔ)硬件的不足。
6,、其他利用空間自由度,、統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息、波束選擇,、天線選擇等系列研究,。
最后，下面簡要回答下最初提到的兩個(gè)問題：1,、大規(guī)模MIMO與MIMO的區(qū)別：天線數(shù)顯著增加,，導(dǎo)致信道的空間特性，信號的處理方法等方面均發(fā)生明顯變化,，引發(fā)了新的問題和挑戰(zhàn),。2、MIMO與大規(guī)模MIMO中的方法是否可以通用：MIMO中的信號處理方法原則上可以直接用到大規(guī)模MIMO中,，但是天線數(shù)增加后,，MIMO的方法可能會(huì)表現(xiàn)出不同的效果，此外,，MIMO中的方法會(huì)存在復(fù)雜度高的問題,，通常不適用于大規(guī)模MIMO。而大規(guī)模MIMO的方法往往利用到了大規(guī)模MIMO新的特性,，通常不適用于MIMO,。