- Paul Harris，布里斯托大學
Cisco 預估，到 2020 年，全球將有 55 億人擁有自己的行動電話。光是在英國，就有數千萬名行動網路使用者，平均每人每月使用的資料流量便高達 20 GB，而他們應用在每日例行公事上的智慧裝置種類，更多達 25 種以上。4K 視訊、無人駕駛的車輛、智慧型工廠以及寬頻網路存取服務等應用都需要大量使用資料，而這些應用逐漸遍及全球各個偏遠角落，因此可想而知，今日的無線網路無法因應即將來臨的超連結 (hyper-connected) 未來。
為了因應民眾對更高的資料傳輸率、更寬廣的網路能力與更優越的穩定性等前所未見的要求，布里斯托大學與隆德大學的工程師和研究人員開始利用 NI 多重輸入/輸出 (MIMO) 原型驗證系統，加快創新腳步並打造更先進的 5G 行動網路，透過 Massive MIMO 技術來打造全新的無線通訊未來。該團隊已成功證明，這項技術在頻寬效率上比現行 4G 行動技術高出 20 倍，為部署 6 GHz 以下的 5G 頻帶開啟了創記錄的全新可能性。
Paul Harris - 布里斯托大學
Steffen Malkowsky - 隆德大學
要完全發揮 5G 網路的潛在優勢，首先必須了解 Massive MIMO 有哪些優點。Massive MIMO 運用在基地台使用大量天線 (超過 64 支) 進行空間多工處理。這代表我們可以在人口密集的區域為更多使用者服務，不用擔心會耗用更多的無線電頻譜，也不會造成干擾。換句話說，Massive MIMO 可降低行動通話中斷率、大幅減少通訊死角，提高數據傳輸品質，而且不用在日漸稀少的無線電頻譜裡爭搶有限的資源。
更棒的是，相較於現行 LTE (4G) 網路，Massive MIMO 可以降低成本並提升能源效率，同時藉由天線數量增加所獲得的備緩功能，讓穩定性更上層樓。
布里斯托大學與隆德大學的研究團隊的目標，是測試 Massive MIMO 的技術可行性，了解其是否真能為未來 5G 網路提升 10 倍以上的效能。他們尋求 NI 的協助，取得可擴展的 MIMO 原型驗證系統，該系統具備彈性的 Software Defined Radio (軟體定義無線電) 硬體與可重設的開放式 LabVIEW 軟體，同時還有 NI 先進無線研究小組的專業技術支援。
在 NI MIMO 原型驗證系統的協助下，該團隊得以專注於將 Massive MIMO 的原理實際應用到現實環境中，並快速地驗證各項嶄新理論。該團隊也藉此成功地在現場示範這款包含 128 支天線的即時 Massive MIMO 測試台，並成為全球首例。憑藉這款最先進的測試台，該團隊在頻譜效率上連續兩次創下世界記錄。在 12 名使用者同時使用的情況下，他們在 20 MHz 頻寬、全雙向的 3.5 GHz 即時空中傳輸連線上，獲得超過 79 b/s/Hz 的頻譜效率。該團隊隨後擴充這個系統，讓 22 名使用者同時共用相同的時間頻率資源，並達成超過 145 b/s/Hz 的頻譜效率。
NI MIMO 原型驗證系統結合了 NI 商用現成 (COTS) 硬體與 LabVIEW 軟體。此平台可以為高傳輸量、高容量、低延遲系統提供扎實的基礎。雖然該團隊在系統中整合了近 100 種不同硬體，卻能在單一軟體架構下無縫開發出整個應用程式。這種模組化方法、緊密的軟硬體整合與 LabVIEW 內建的即時 FPGA IP，為該團隊提供了所需的解決方案，讓他們能在比預期更快的時間內完成開發，未來也能以更符合成本與時間效益的方式進行變更。
在布里斯托大學及布里斯托市議會 (Bristol City Council) 共同進行的「Bristol is Open」聯合投資案中，布里斯托大學的研究團隊打算將 Massive MIMO 測試台部署在市內建築的屋頂上，並連接到所屬的光纖網路；藉由這項部署，該團隊就能夠進一步研究這項技術對社會整體帶來的實質影響。最後，研究團隊將該系統分為四組子系統，每組各有 32 支天線，並使用光纖網路來設定分散各地的 Massive MIMO 組態。如此一來，網路服務業者就能為所有人打造更優質的通訊方式。
隆德大學 (Lund University) 也即將運用自家的 NI Massive MIMO 測試台，在各種實際部署的條件下進行戶外情境量測、頻道特性分析與加速器 IP 設計。
此外，布里斯托與隆德大學將繼續在後續活動中攜手合作。隆德大學將帶領布里斯托大學團隊，針對行動使用者需求進行一系列戶外量測試驗，進一步調查移動性對於 Massive MIMO 的影響。
布里斯托大學的通訊系統暨網路 (Communication Systems & Networks，CSN) 小組於 1985 年成立，目的是為因應固網與無線網路通訊區塊的研究需求。他們不但具備扎實的學術研究基礎，更有厚實的工業應用背景。在設備齊全的實驗室內，他們有最先進的測試與量測設備，以及一流的運算設施。
布里斯托大學團隊: Mark Beach、Andrew Nix、Paul Harris、Siming Zhang、Henry Brice、Wael Boukley Hasan 與 Benny Chitambira
隆德大學致力朝世界一流學府的方向邁進，專注了解、詮釋並改善世界與人類的生活環境。隆德大學電機暨資訊科學系 (EIT) 的研究領域包羅萬象，從類比與數位技術，乃至於通訊系統設計應有盡有，更是 Massive MIMO (MaMi) 的研究先驅，其研究範圍包括 MaMi 理論、頻道量測與特性分析，以及加速器 IP 設計。
隆德大學團隊： Fredrik Tufvesson、Ove Edfors、Liang Liu、Steffen Malkowsky、Joao Vieira、Zachary Miers、Hemanth Prabhu、Erik Bengtsson、Xiang Gao 與 Dimitrios Viastaras
Paul Harris
布里斯托大學
CSN Group, University of Bristol, Woodland Road
Bristol BS8 1UB
United Kingdom
paul.harris@bristol.ac.uk