频谱资源稀缺的如今,毫米波通信因其更为丰富的频谱资源通信资源而被广泛关注。在毫米波通信中,毫米波多天线技术由于能提高频谱利用率而被大量研究。由于预编码方法的优劣直接影响到系统总容量,因而多天线技术研究均重点考虑预编码方法。然而目前大量的研究均基于理想硬件,与实际不符,论文在毫米波多天线通信系统中针对硬件非理想因素影响下的预编码进行了研究与分析,论文主要内容如下:第一部分陈述了课题的研究背景和意义,综述了近年来毫米波预编码领域的研究成果以及毫米波通信中硬件非理想因素的研究成果,指明了课题的研究目标。第二部分基于以上研究,建立了毫米波蜂窝系统中的接收信号模型和硬件非理想因素对接收信号的影响模型,其中后者分析了影响较大的三个硬件因素:ADC量化噪声、低噪放、本地振荡相位噪声。随后,根据本文建立的非理想硬件条件下的接收信号模型,以频谱利用率为性能指标,分别对现有的毫米波预编码方法:迫零预编码、块对角化预编码、混合迫零预编码、以及混合块对角化预编码进行了数据仿真,发现以上预编码方法在硬件非理想因素影响下频谱利用率性能下降明显。第三部分在基站总发射功率受到约束的条件下,以提升频谱利用率为目标进行预编码优化。由于该优化问题较难,本文先解决一个相对简单的凸优化问题,得出优化预编码的结构,随后对该结构中的参数进行细化,得出优化预编码。由于非理想硬件影响下的优化预编码含有较多硬件参数,结构较复杂,因而采用搜索算法求解优化预编码矩阵。论文将BRB(Branch-Reduce-and-Bound)搜索算法应用于非理想硬件场景,得出使系统总容量性能最优的预编码矩阵。数据仿真比较得出,在硬件非理想因素影响下的毫米波MIMO通信中,优化预编码的频谱利用率性能明显好于相同条件下的混合迫零、混合块对角化预编码。最后,论文以频谱利用率为指标,分析了不同硬件对优化预编码的性能影响程度,给出并分析了硬件影响的具体情况,并结合实际代价提出了硬件的初步改进方法。