大規(guī)模天線系統(tǒng)混合預編碼算法研究.pdf

1、為滿足不斷增長的無線通信數(shù)據(jù)傳輸需求，利用尚未開發(fā)的毫米波頻段的頻譜成為解決傳輸速率與有限頻譜資源瓶頸的有效方式。目前，配置大規(guī)模天線陣列的毫米波MIMO系統(tǒng)引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注，它能同時提供更寬的傳輸帶寬和更高的頻譜效率。結合毫米波傳播特性和大規(guī)模天線陣列的特性，混合預編碼技術成為毫米波MIMO系統(tǒng)中重要的信號處理方法，它能有效抵抗多徑衰落，減少傳輸數(shù)據(jù)流之間干擾，從而提高頻譜效率。
　　傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)為每一根天線

2、配置一條射頻鏈，預編碼處理僅在數(shù)字基帶進行。隨著天線數(shù)目的增加，這將產(chǎn)生巨大的硬件開銷和能耗，因而傳統(tǒng)預編碼方案已不再適用于毫米波MIMO系統(tǒng)。為降低毫米波MIMO系統(tǒng)射頻復雜度，混合預編碼方案將信號處理分為兩個階段，分別是模擬預編碼和數(shù)字基帶預編碼處理。通過模擬預編器的處理，能有效降低射頻鏈數(shù)目，從而降低了射頻開銷和能耗，再利用低維度數(shù)字預編碼器，能實現(xiàn)逼近傳統(tǒng)全數(shù)字預編碼方案的良好傳輸性能。
　　本文首先回顧了毫米波通信系統(tǒng)中

3、MIMO結構，分析了傳統(tǒng)MIMO結構特點，重點關注毫米波系統(tǒng)中模擬數(shù)字混合MIMO結構和透鏡天線陣列結構。在此基礎上，針對不同結構進行預編碼算法研究。其中，對于模擬數(shù)字混合結構，研究了單用戶與多用戶情形下幾種混合預編碼算法。另外，針對混合結構中具有較低復雜度的部分連接結構，首先介紹了現(xiàn)有的典型算法，分析其性能與算法復雜度，在此基礎上提出了改進的混合預編碼算法，仿真表明改進后的算法能以較低復雜度實現(xiàn)良好的性能。
　　最后，對于透鏡天