【摘 要】
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大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术在提高系统性能方面具有显著的成效,毫米波为现代通信技术提供大量未授权的频谱资源,并且,由于毫米波较短的波长,可以使天线阵列微型化,极大的降低了成本损耗。将大规模MIMO技术与毫米波结合,不仅可以有效的提升系统的传输速率,而且还可以极大的增加系统的传输带宽。在毫米波大规模MIMO系统中,混合预编码技术可以
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大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术在提高系统性能方面具有显著的成效,毫米波为现代通信技术提供大量未授权的频谱资源,并且,由于毫米波较短的波长,可以使天线阵列微型化,极大的降低了成本损耗。将大规模MIMO技术与毫米波结合,不仅可以有效的提升系统的传输速率,而且还可以极大的增加系统的传输带宽。在毫米波大规模MIMO系统中,混合预编码技术可以有效的提升系统的频谱效率,目前混合预编码结构主要有两种,即全连接结构和部分连接结构,本文分别在这两种结构下设计频谱效率更优的混合预编码算法。具体的研究内容如下所述:（1）在单用户毫米波大规模MIMO全连接结构系统中设计一种基于正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）改进的频谱有效的混合预编码算法。该算法解耦合模拟预编码矩阵和数字预编码矩阵,首先对于模拟预编码矩阵的设计,选取阵列响应矢量作为其候选矩阵,从而减少了实现的复杂度和数据流之间的干扰;然后利用正则化迫零（Regularized Zero Forcing,RZF）的方法处理信道矩阵和模拟预编码矩阵构造成的等效矩阵,以此来求解数字预编码矩阵,从而进一步减少了数据流之间的干扰和噪声的影响;最后通过观察仿真结果可知,所提算法在完美和不完美信道状态信息（Channel State Information,CSI）下均可以达到较好的频谱效率,从而验证了所提算法在实际应用中的价值。（2）在部分连接结构系统中,设计一种基于几何平均分解（Geometric Mean Decomposition,GMD）的频谱有效的混合预编码算法。该算法联合求解数字预编码矩阵和模拟预编码矩阵,且减少对混合预编码矩阵的限制,首先将频谱效率优化问题分解成若干个子问题,构造中间矩阵并对其进行GMD处理,避免了复杂的计算过程;然后通过逐级迭代更新实现频谱效率的最大化;最后由仿真结果可知,所提出的混合预编码算法在完美和不完美CSI下均可以达到很好的频谱效率。
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