毫米波大规模MIMO系统：全连接混合预编码研究

"毫米波大规模MIMO系统基于等效信道的全连接混合预编码设计" 毫米波大规模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统是5G通信技术中的核心组成部分，利用毫米波的短波长特性，能够在有限的空间内布置大量的天线，从而实现高数据传输速率和强大的波束成形能力，有效对抗毫米波的路径损耗。然而，传统的全数字预编码方案在应对大规模天线阵列时面临硬件成本高和功耗大的问题，因为每个天线都需要一个对应的RF链。 为了解决这个问题，混合预编码技术应运而生。这种技术结合了RF链和移相器，旨在降低成本的同时尽量保持系统性能。混合预编码有三种主要类型：全连接、部分连接和混合连接。全连接混合预编码中，每个RF链都连接到所有的天线上，提供了最大的设计自由度，因此其性能更接近全数字预编码，但代价是更高的硬件复杂度。 部分连接混合预编码则试图平衡性能和成本，每个RF链只连接一部分天线，而每根天线仅与一个移相器相连。文献[6]提出了基于连续干扰消除的策略，但这种方法适用于数据流与RF链数量相等的情况，限制了其应用范围。 混合连接混合预编码介于全连接和部分连接之间，通过RF链将天线分成多个子阵，并对每个子阵采用全连接方式。文献[8]介绍了一种根据数据流和RF链关系设计的混合预编码方案，其性能优于部分连接方案。 尽管部分连接和混合连接在降低成本方面取得了一定成果，但全连接混合预编码仍然受到青睐，因为它能为信号提供更大的自由度，从而提升系统性能。文献[9]提出了基于正交匹配追踪的混合预编码算法，通过迭代寻找与残差相关性最高的矢量来优化模拟预编码矩阵，再利用最小二乘准则确定数字预编码矩阵，这种方法接近最优的全数字预编码，但计算复杂度较高。文献[10]则提出了一种交替迭代的混合预编码算法，通过固定数字预编码或模拟预编码进行交替优化，以找到性能与复杂度之间的平衡点。 全连接混合预编码在毫米波大规模MIMO系统中具有显著优势，但需要权衡性能、成本和复杂度之间的关系。不同的混合预编码策略各有优劣，研究者们通过各种算法优化，力图在降低硬件成本的同时，最大化系统性能。