毫米波MIMO系统混合预编码技术综述与优化策略
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毫米波单用户多天线系统的混合预编码设计是一个关键的研究领域,随着毫米波通信在5G及未来无线通信系统中的崛起,大规模多输入多输出(MIMO)技术的应用变得尤为重要。毫米波通信具有较高的频谱效率,但受限于天线尺寸和波长的关系,传统的MIMO系统在毫米波频段面临射频链路数量庞大、硬件成本高昂的问题。 为解决这个问题,研究者们转向了数字/模拟预编码架构。这种架构的核心思想是通过减少射频前端的复杂度,如使用混合预编码技术,来降低系统成本。其中,正交匹配追踪(OMP)是早期被广泛采用的方法,它利用毫米波信道的稀疏特性,将预编码设计转换成信号恢复问题,显示出良好的性能。 后续的研究对基于OMP的算法进行了优化。文献[5,6]对算法进行了改进,提升了效率和性能。文献[7]则提出了基于信漏噪比的SLNR方法,将阵列响应矩阵替换为DFT码本矩阵,以实现模拟预编码的优化。文献[8]进一步假设数字预编码矩阵为对角矩阵,结合连续干扰消除策略,提出了一种分解式混合预编码方案。 文献[9]和[10]分别采用PE-AltMin和相位追踪(PP)技术,将预编码问题分解为更易处理的子问题,提升了算法的灵活性和解码效果。而文献[11]的JHP算法更是将模拟预编码器和组合器的设计融入到一个整体优化框架中,旨在寻求最佳的整体性能。 这些研究展示了毫米波单用户MIMO系统混合预编码设计的多样性,每个方法都在充分利用毫米波特性的同时,努力平衡性能和硬件成本。混合预编码的设计不仅涉及信号处理理论,如稀疏信号恢复和矩阵分解,还涵盖了射频技术的实际应用,是毫米波通信系统中不可或缺的一部分。未来的研究将继续探索更加高效、低功耗的混合预编码技术,以推动毫米波通信的商用化进程。
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