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毫米波的短波长使其可以在比较小的区域布置大规模阵列天线,实现高的波束成形增益,从而弥补毫米波信号严重的路径损耗,所以大规模MIMO和波束成形技术是毫米波通信中的关键技术。在毫米波大规模MIMO系统中,只使用模拟波束成形仅能支持单数据流传输,实现简单但是系统频谱效率低;使用全数字预编码,理论上可以得到最优的性能,但面临实现复杂度高、功耗大的问题。而毫米波大规模MIMO系统中的模拟和数字混合波束成形技术同时具备了模拟波束成形和数字预编码的优势,从而达到了复杂度和性能的良好折中。本文主要对毫米波多用户MIMO系统中的混合波束成形技术进行了研究,主要研究内容和工作成果如下:1.研究了毫米波单用户混合波束成形系统中基于奇异值分解(SVD)的全数字预编码方案,将其作为混合波束成形性能对比的理论界,在此基础上研究了基于正交匹配追踪的混合波束成形方案,利用信道的稀疏特性,通过天线的阵列响应矩阵来构造模拟波束成形器和模拟合成器,实现接近全数字预编码的性能。2.在毫米波多用户MIMO混合波束成形系统中,当发送端采取混合波束成形架构,用户接收端为多天线单数据流传输时,针对唯相位迫零(PZF)混合波束成形算法无法达到最优系统性能的问题,本文提出一种基于粒子群优化的混合波束成形算法。该算法以每个用户接收端SINR为目标函数来搜索最优的基带预编码向量,能够达到更高的和频谱效率与更优的误码性能。3.在毫米波多用户MIMO混合波束成形系统中,当收发端均为混合波束成形架构,并进行多数据流传输时,首先介绍了基于块对角化的混合波束成形算法,该算法能够有效消除多用户干扰,并进行多用户多数据流传输。为了提高该算法的预编码增益,本文提出一种基于连续优化SLNR的混合波束成形算法。该算法连续优化每个用户的干扰泄漏矩阵,使泄漏到其他用户的功率逐渐减小,通过最大化SLNR来抑制多用户间干扰,提升了系统的和频谱效率与误码性能。