基于交叉熵的1位DAC大规模MIMO预编码方案

张航宇，张 锐，廖方圆，2，李勇朝

(1.西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西 西安 710071；2.中国电子科技网络信息安全有限公司，四川 成都 610093)

作为未来移动通信关键技术之一的大规模多进多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)，通过在基站端配备几十甚至上百个天线单元，可大幅度地提升系统的空间分辨率，显著地提升频谱效率、能量效率和可靠性，并扩展网络覆盖范围[1-2]。然而每根天线需通过射频链路与基带相连，大量的射频链路导致系统的功率消耗和硬件成本急剧增加[3]，对大规模多进多出系统的实际部署与应用带来了巨大的挑战。

针对射频链数多导致能耗和成本过高这一问题，可采用模拟数字混合处理的系统架构以大量减少射频链路的数目[4]。但该系统下，能够同时服务的用户数量与射频链路数目相同，使系统的服务能力降低；而且在宽带的情况下，所有子带的信号都要经过相同的模拟端处理，自由度低，无法充分发挥宽带信号的优势[5]。同时，大规模多进多出系统的功耗主要来源于高精度的模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)、数模转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)及基带数字处理部分[6]。一方面，模数转换器、数模转换器的功耗与其量化位数呈指数关系[7]；另一方面，基带数字处理的功耗近似与模数转换器、数模转换器量化位数的平方呈线性关系[8]。由此可见，模数转换器、数模转换器的量化位数在很大程度上决定了系统的功率消耗。而大规模多进多出系统每个射频链路的上下行分别都要装配一对量化器，如果都采用高精度的模数转换器、数模转换器(典型值为10位或更高)，将会极大地增加系统的功耗。……