基于改进智能水滴的正交匹配追踪混合预编码算法

刘紫燕，马珊珊，白 鹤

（贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025）

（*通信作者电子邮箱leizy@sina.com）

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毫米波大规模多输入多输出（millimeter-Wave Massive Multi-Input Multi-Output，mmWave Massive MIMO）技术作为5G 的关键技术之一，由于系统具有高带宽、大吞吐量、低能效等优点而受到学者广泛关注［1］。在传统的大规模MIMO 系统中，每根天线通常都需要配置一根射频链路（Radio Frequency Chain，RF Chain）从而实现全数字信号处理。但在大规模MIMO 系统中天线数目的不断增多，使射频链路的能效呈爆炸式增长。为了降低系统硬件成本和能量消耗，混合预编码方案应运而生［2］，其基本原理是将传统的全数字预编码器拆分为高维模拟预编码器和低维数字预编码器两部分。模拟预编码器和数字预编码器分别通过模拟电路和射频链路实现，可以有效提升天线阵列增益和消除用户间干扰［3］。常用的混合预编码方案主要有两种：一是将每条射频链路连接所有天线的全连接结构混合预编码；二是将每条射频链路只需连接一个天线子集的部分连接结构混合预编码［4］。研究表明，全连接混合预编码可以有效提高系统的频谱效率，部分连接混合预编码则能够实现更高的能量效率［5］。

因此，为获得近似最优的系统性能，如何设计混合预编码结构已经成为当前毫米波大规模MIMO 系统研究的热点问题。文献［6］提出一种基于交替优化和干扰对齐的低复杂度混合波束成型预编码算法，通过优化波束控制矢量提升了系统的可达和速率；文献［7］针对能量效率优化问题提出一种基于连续干扰消除的迭代混合预编码算法，该算法假设数字预编码矩阵采用对角矩阵结构，合理分配功率降低能效的同时牺牲了系统性能；……