大规模MIMO系统中基于TPE的RZF预编码技术研究

"基于TPE的Massive MIMO RZF预编码技术是针对大规模多输入多输出（MIMO）系统中预编码计算复杂度增高的问题进行的研究。该技术结合了截断多项式展开方法，旨在在保持通信系统和速率性能的同时，降低预编码的计算复杂度。" 大规模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是现代移动通信系统中的关键技术，通过利用大量天线来提升频谱效率和能量效率。然而，随着基站天线数量的增加，预编码矩阵的维数也会相应增加，这给预编码计算带来了巨大的复杂性挑战。预编码是用于改善多用户环境下信号传输质量的一种手段，它通过对发射信号进行处理来减少干扰和提高信噪比。 RZF（Regularized Zero-Forcing）预编码是一种线性预编码策略，它在零 forcing 预编码的基础上引入了正则化项，旨在平衡信号增益和干扰抑制，从而在一定程度上克服零 forcing 预编码的缺点，如噪声放大。RZF预编码在理论上可以接近最优的性能，但其计算复杂度随着天线数的增加而显著增加。 针对这一问题，该论文提出了一种基于截断多项式展开（TPE）的RZF预编码方法。TPE是一种数学技巧，它可以将复杂的函数或矩阵表示为有限项的多项式序列，以此简化计算过程。通过将TPE与RZF预编码相结合，论文的目的是在不牺牲系统性能的前提下，有效地降低预编码的计算复杂度。 在实际应用中，线性预编码相比于非线性预编码有更低的运算复杂度和更简单的硬件实现，因此更适合大规模MIMO系统。尽管如此，当基站天线数和用户数同时增长时，线性预编码的计算负担仍然会变得非常大。因此，TPE-RZF预编码方案有望成为解决这一问题的有效途径，为未来的5G和6G通信系统提供更高效、更实用的预编码解决方案。 论文详细探讨了TPE-RZF预编码的实现细节，包括算法设计、性能分析和仿真验证。通过对比传统的RZF预编码，证明了TPE-RZF预编码在降低复杂度的同时，能够维持系统的和速率性能，这对优化大规模MIMO系统的能效和可扩展性具有重要意义。关键词包括RZF预编码、和速率、计算复杂度以及截断多项式展开，这些都是理解该研究主题的关键概念。