基于修正RZF的大規(guī)模MIMO預(yù)編碼算法研究.pdf

1、在大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)系統(tǒng)中，隨著用戶數(shù)量的急劇增加，用戶間干擾成為日益嚴(yán)重的問題。在下行鏈路中，對(duì)基站所發(fā)射的信號(hào)采用預(yù)編碼技術(shù)可以有效地解決小區(qū)內(nèi)的用戶間干擾問題。預(yù)編碼算法分為線性和非線性兩種，正則迫零(RZF，Regularized Zero Forcing)預(yù)編碼算法同時(shí)具備較低的計(jì)算復(fù)雜度和良好的編碼性能，但是隨著天線數(shù)增多，需要對(duì)高維矩陣進(jìn)行求逆運(yùn)算，

2、從而導(dǎo)致它的復(fù)雜度急劇增加。因此，降低RZF預(yù)編碼算法的復(fù)雜度成為研究熱點(diǎn)。
　　本學(xué)位論文主要研究具有低復(fù)雜度的修正RZF預(yù)編碼算法?；舅悸肥峭ㄟ^對(duì)RZF預(yù)編碼算法中的逆矩陣采用近似求解的方法來降低算法的復(fù)雜度。首先研究基于截短級(jí)數(shù)展開的RZF預(yù)編碼技術(shù)。先后使用截短N(yùn)eumann級(jí)數(shù)、截短Taylor級(jí)數(shù)和截短Kapteyn級(jí)數(shù)對(duì)逆矩陣進(jìn)行展開和近似估計(jì)，從而得到相應(yīng)的低復(fù)雜度RZF預(yù)編碼算法。隨后對(duì)基于截短Kapteyn級(jí)

3、數(shù)展開的RZF預(yù)編碼算法的系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在保證復(fù)雜度不變的前提下，進(jìn)一步提高了該類預(yù)編碼算法的收斂速度。其次分析基于Newton迭代的RZF預(yù)編碼技術(shù)，并用其對(duì)逆矩陣進(jìn)行估計(jì)，然后分別從迭代初始值和迭代收斂速率兩個(gè)方面對(duì)Newton迭代算法進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而得到基于Newton優(yōu)化迭代的RZF預(yù)編碼算法。最終，結(jié)合不同的應(yīng)用場(chǎng)景給出了相應(yīng)低復(fù)雜度的預(yù)編碼方案。
　　仿真結(jié)果表明:
　　(1)在信道相干周期較大時(shí)，采用精確矩陣求逆

4、方法的RZF算法能夠同時(shí)獲得最低的復(fù)雜度和最好的編碼性能;
　　(2)在信道相干周期較小時(shí)，迭代次數(shù)為2的基于Newton優(yōu)化迭代的RZF預(yù)編碼算法和截短階數(shù)為2的基于Kapteyn級(jí)數(shù)展開系數(shù)優(yōu)化后的RZF預(yù)編碼算法，在保證了低于RZF預(yù)編碼復(fù)雜度的同時(shí)，能夠獲得RZF預(yù)編碼算法98％的性能;
　　(3)在信道相干周期介于最小和最大范圍內(nèi)時(shí)，迭代次數(shù)為1的基于Newton優(yōu)化迭代的RZF預(yù)編碼算法和截短階數(shù)不小于3的基于N