首先要搞清楚
Massive MIMO是个什么鬼呢？这个可以先望文生义下，Massive MIMO就是一套使用了大数量天线的天线阵列系统。也称为大规模MIMO（Large Scale MIMO，Very Large MIMO，Hyper MIMO，Full-Dimension MIMO 和ARGOS）。
那么这个Large Scale MIMO需要使用多少天线呢？
回答这个就比较困难了，因为根据接收机算法(equalizer design)的设计不同会有不同的答案。比如使用最简的接收机设计(the most primitive) ，我们可能需要300个以上的天线，如果认为这个数字太大的话就可以通过使用一些智能一点的接收机(equalizer)算法。
在一些能够称为Massive MIMO的原型系统中，天线数量可以是64，256，随着更多的原型出现这个数字也是越来越多种多样。根据R1-163132 section 2.5的描述，5G采用的方案是下行256，上行32个天线的配置。
在传统的使用normal MIMO的LTE系统中，最多的天线配置是8x2 或者4x4 （2015.3），而在2016年4月定义了8x8。
Massive MIMO 能够将信号能量的发送和接收集中在极小的区域范围。这将为提高吞吐量和能量效率提供帮助。特别是在调度大量的成百上千用户终端设备时候效果更为明显。
Massive MIMO最初是在TDD系统中设计的，也可以在FDD中实现。另外Massive MIMO带来的好处还包括能够扩展使用low-power部件，降低延迟，简化MAC层过程以及为增强对抗干扰的强壮性带来支持。
那么为什么5G将使用Massive MIMO呢？
为5G选择Massive MIMO是因为没有别的技术可选。因为在5G中将使用非常高的频段（毫米波频段）。高频段就意味着单一天线的尺寸将非常小，接收能量的区域也就非常小。在高频上为了克服接收机端接受区域小的缺陷，就需要采用大量的传送天线。这是5G采用Massive MIMO的最主要的原因。但当一旦采用了Massive MIMO技术后，却发现了它能带来很多好处。
比如设想如下场景：一个发射天线和一个接收天线各自安放在相距R的位置上。
假设发射天线功率是Ptx，那么接收信号的功率是多少呢？进一步假设是在理想环境下，接收功率可以用如下公式表示，这个和我们在学校里学习的平方反比定律非常相似，即接收功率按照到发射天线的距离的平方比例而下降。据个例子来说如果距离是两倍距离远，那么接收的功率就会下降4倍。
这样听起来非常简单吧，这个理想的公式并不包括任何关于频率或者接收天线增益等相关的参数。也就是意味着接收到的信号功率不受信号所使用的频率或者接收机端所使用的天线的增益的影响。但是我们知道从无线通信的原理来说这肯定不是真实情况。在实际情况中，接收信号功率是受所使用的频率和接收天线增益影响的。如果我们在数学模型中加入了频率（波长）和接收机天线增益，那么这个数学模型的公式就会变成下面这个样子了. 根据这个公式接收机功率和波长的平方成比例的，比如我们假定天线增益不变，频率增加了2倍（即波长缩短了2倍），那么接收功率就会降低4倍。
在5G里将使用很高的频率，也就是使用非常短的波长的信号。那么也就意味着接收信号功率将会比当前使用的频率的信号低很多。比如当前通信系统使用2Ghz频率，而在5G中可能会使用到20GHz了，那么20GHz的波长比2GHz波长短10倍，这就意味着20GHz接收机端所接收到的信号功率比2GHz的接收机接收到的功率低100倍！
实际上，在实际网络环境的情况可能更为复杂，因为不仅仅接收机天线的增益有影响，发射天线也是一个重要因素，如果我们把发射机天线增益也加入公式的话，公式的样子就会变成下面这个样子了：
如果在高频环境下克服这类接收机功率减小太多的困难呢？或者说，如果提升高频环境中接收端的功率呢？。
从数学上来说是很简单，可以通过设置下面的参数来提升接收机功率Rtx：
i) 提升发射机功率Ptx (Transmiter Power)
ii) 缩短发射机天线和接收机天线的距离。
iii) 提高使用频率的波长（就是尽量使用低频信号了）
iv) 提高接收机天线增益
v) 提高发射机天线增益
而在实际网络环境中，上述这些条件是不可能全部使用的：
选项 i) 可以一定程度上提升发射功率，但是不能任意提升。设备有规格要求，组网环境也会有所限制。
选项 ii) 这个不能作为解决方案使用，因为这个距离是网络规划的结果，很多站点客观上是不可改变的。
选项iii) 不能作为解决方案，一旦标准化组织和运营商分配了频率就只能使用这些频率而不能擅自改变。
选项 iv) 和选项v) 也许是可行的，但是也不太可能无休止的提升天线增益。
那么我们如何提升天线增益呢？首先想到的是可以通过天线产品的设计来提升，比如天线的形状，物理材质等。但是通过天线设计提升的增益部分是不可能弥补使用不断提高的频率而降低的接收端功率降低的程度。所以在这个情况下，仅有的解决方案将是增加使用天线的数量，使用Massive MIMO的动力由此就很明显了，基本思路如下所示：
如果提高了接收机的接收功率之外， Massive MIMO还带来了其他几个潜在的好处：
Massive MIMO 能够将容量提升10倍以上，同时提高发射的功率效率100倍。
Massive MIMO 能够使用廉价，低功耗的器件。
Massive MIMO 能够显著地缩短空中接口的延迟 (本身具有强对抗衰落的特性)
Massive MIMO 能够简化multiple-access layer
Massive MIMO 能够针对抵抗人为制造的干扰和故意的抑制提升强壮性。
3GPP R1-136362 中也很好的总结了一个关于使用Massive MIMO的动机和面临的挑战的列表，通过采用Massive MIMO 就可以应用高增益的可调整的波束整形来提高覆盖，降低系统内干扰(因为波束宽度会变得比较窄)。
更多天线方案的空间
Spatial Focuswith More Antenna应用Massive MIMO可以使天线阵列传输的大多数的能量集中在非常窄的区域，这就意味着通过使用更多的天线就可以使波束宽度变得窄一些。下面的图示体现了波束宽度随着天线数量的增加而变窄的情况。这个影响有正面的，同时也有负面的。好处是不同用户的波束beam之间的干扰要小一些，这是因为每个波束都面向非常小的区域，而不利的地方是必须使用非常尖端的算法来找到用户的精确位置并指导波束指向该用户。
此图作的一个假设是：在2天线阵列和4天线阵列方案中，每个天线发送相同的功率，这样就能在4天线这列方案中看到高些的峰值功率，而实际上随着天线数的增加每个天线的功率会降低，也就是说不能通过增加天线阵列中的天线数来提高发射的总功率。
下面是另一个例子（2维天线阵列），可以看到随着天线数量的增加，波束逐渐变窄。
Ok，Massive MIMO本身还是有很多更深入的详细的内容，感兴趣的话可从下面两个地方获取进一步的文档来学习：
Massive MIMO参考资料：
1．Massive MIMO blog, www.massive-mimo.net"。
2．3GPPTSG-RAN WG1 #85 R1-165362 : Multi-Antenna Architectures andImplementation issues in NR
