毫米波中继网络离散正交匹配追踪混合预编码算法

丁青锋,高鑫鹏,邓玉前

(华东交通大学 电气与自动化工程学院,南昌 330013)

0 概述

随着智能无线设备的不断更新,人们对其传输速率的要求也越来越高[1]。大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)中继预编码通信技术因其具有高波束增益[2],能够补偿毫米波信道传输中的路径损耗,且扩大了通信范围,已成为下一代移动通信的关键技术之一[3-4]。

当利用大规模天线阵列进行传输时,采用全数字预编码结构具有高昂的射频链成本[5]。因此,具有较少射频链路的混合预编码方案成为大规模MIMO中继预编码技术的研究热点[6-7]。文献[8]将传统通信网络中混合预编码问题表述为空间稀疏重构问题,并提出空间稀疏预编码算法,实现接近全数字预编码的性能。针对部分连接结构的最佳混合预编码问题,文献[9]分析高信噪比和低信噪比下的优化方案,并采用注水算法实现最佳混合预编码器。

相比于传统通信,中继通信在求解最优中继混合预编码矩阵时涉及多变量联合优化,并且优化约束具有多个非凸条件,导致直接对中继混合预编码进行设计变得极其复杂。针对具有最小均方误差的中继混合预编码系统,文献[10]通过将六阶联合优化问题分解成3个二次约束二次优化的子问题,采用逐次逼近的迭代算法高度近似该问题,从而求得最优化混合预编码矩阵。针对全双工中继混合预编码系统,文献[11]通过使用正交匹配追踪理论对存在自干扰的混合预编码矩阵进行干扰消除,并对能量效率与频谱效率进行联合优化分析。……