最大化子阵列增益的多用户大规模MIMO混合预编码*

张 雷，高俊枫，向 博

(成都大学 电子信息与电气工程学院，成都610106)

0 引 言

大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)是第五代移动通信系统(5G)及未来移动通信的关键技术之一，它通过在基站配置数十至数百个天线，并结合发射预编码和接收合并处理，能极大提升系统频谱效率和功率效率[1-3]。在下行传输中，大规模MIMO理论上需采用全数字预编码以获取最优性能。然而，基带的数字化处理要求天线阵列每个阵元具有独立的射频链路。相较于传统MIMO，大规模MIMO阵元数量巨大，导致复杂度、成本和功耗急剧上升，从而制约了其实际应用。由此，学术界提出了射频链路数远小于基站天线数的“基带低维数字预编码+射频高维模拟预编码”的模数混合预编码方案[4]。

模拟预编码通常用移相器实现，而早期大部分混合预编码针对全连接结构设计[4-6]，即每个射频链路通过移相器与所有天线相连，所需移相器数等于天线数与射频链路数之积，成本和功耗仍然较高。因此，又提出了基于部分连接结构的模数混合预编码[7-10]，即射频链路仅与互不交叠的天线子阵列相连，故所需移相器总数等于天线数。其中，文献[7]和[8]分别研究了单用户混合预编码中单载波情形的串行干扰消除预编码算法和多载波情形的并行预编码处理框架，文献[9]设计了注水结合迭代算法的单用户最佳混合预编码器，文献[10]则提出了同时适用于单用户全连接和部分连接结构的通用混合预编码算法。上述研究表明，部分连接结构能获得比全连接结构更好的成本、复杂度和性能折中。……