基于修正RZF的大規(guī)模MIMO預編碼算法研究.pdf

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

2、從而導致它的復雜度急劇增加。因此，降低RZF預編碼算法的復雜度成為研究熱點。
　　本學位論文主要研究具有低復雜度的修正RZF預編碼算法?；舅悸肥峭ㄟ^對RZF預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雜度。首先研究基于截短級數展開的RZF預編碼技術。先后使用截短Neumann級數、截短Taylor級數和截短Kapteyn級數對逆矩陣進行展開和近似估計，從而得到相應的低復雜度RZF預編碼算法。隨后對基于截短Kapteyn級

3、數展開的RZF預編碼算法的系數進行優(yōu)化，在保證復雜度不變的前提下，進一步提高了該類預編碼算法的收斂速度。其次分析基于Newton迭代的RZF預編碼技術，并用其對逆矩陣進行估計，然后分別從迭代初始值和迭代收斂速率兩個方面對Newton迭代算法進行優(yōu)化，進而得到基于Newton優(yōu)化迭代的RZF預編碼算法。最終，結合不同的應用場景給出了相應低復雜度的預編碼方案。
　　仿真結果表明:
　　(1)在信道相干周期較大時，采用精確矩陣求逆

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