空间相关性驱动的大规模MIMO预编码策略降低FDD信道反馈成本

本文主要探讨了在FDD（频分双工）无线通信系统中，大规模多用户MIMO（多输入多输出）技术面临的挑战以及一种有效的解决方案——基于空间相关性的预编码方法。FDD系统的频率非对称特性导致信道不具有互易性，这使得在大规模MIMO系统中，基站（发射端）难以高效地获取多天线间的信道状态信息（CSIT），这对系统的性能和效率构成了一定的挑战。 为了克服这个问题，研究者提出了一个双重结构预编码策略。这个策略将长期CSIT处理（如波束形成，用于优化信号的方向性和能量分配）和短期CSIT处理（如线性预编码，用于调整信号的空间多工分集增益）进行了级联。这种设计的核心在于，它能够显著减少信道反馈的开销，因为预编码矩阵由两部分组成：一部分是基于空间相关性的预波束形成矩阵，它考虑到了用户间的空间位置和信号传播的特性；另一部分是基于短期CSIT的传统预编码矩阵，它关注的是瞬时的信道变化。 预编码的过程涉及将具有空间相关性的用户进行分组，然后对每个组内的用户信道矩阵应用相同的基于空间相关性的预处理矩阵。这样做的效果是，通过减少预编码信号的空间维度，提高了系统的频谱效率和抗干扰能力。通过这种方式，即使在信道信息有限的情况下，也能够实现更高效的多用户数据传输。 关键词包括大规模MIMO、预编码、空间相关性、级联、双重结构、FDD、信道状态信息以及系统吞吐量。文章的目的是提供一种创新的方法来解决大规模MIMO系统在FDD环境下信道获取困难的问题，为未来的无线通信网络设计提供了有价值的理论支持。这篇研究对于现代电子技术领域，特别是无线通信和信号处理方向的工程师来说，具有很高的参考价值。