大规模MIMO系统低复杂度预编码:权重二对角迭代算法

0 下载量 53 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 1.11MB PDF 举报
“大规模MIMO系统中基于权重二对角迭代的低复杂度预编码” 在大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)通信系统中,预编码技术是提高频谱效率和系统容量的关键技术之一。传统的零 forcing (ZF) 预编码方法虽然能有效消除用户间干扰,但在大规模MIMO系统中,由于需要对大型矩阵进行求逆运算,导致计算复杂度随用户数量和天线数量的增长而急剧增加,这在硬件实现上成为一项挑战。 针对这一问题,该研究论文提出了一种基于权重二对角迭代的低复杂度预编码算法。该算法借鉴了雅克比(Jacobi)迭代法的思想,用下二对角矩阵作为迭代矩阵,减少了计算量。同时,通过将当前迭代结果与上一步迭代结果进行加权组合,加速了迭代过程,使得算法能更快地收敛到期望的解。 论文还利用大规模MIMO系统信道矩阵的对角占优特性,即信道矩阵的主要贡献集中在对角线上,引入诺依曼级数近似的第一项作为迭代的初始值。这种方法不仅简化了求逆运算,而且能够进一步加快算法的收敛速度。通过对大规模MIMO系统下的性能分析和比较,提出的低复杂度预编码方案在保持良好性能的同时,可以显著降低算法的计算复杂度,相比传统的ZF预编码方案,复杂度降低了大约一个数量级。 此外,文中指出,这一低复杂度预编码策略特别适合于资源有限的无线通信环境,如物联网、5G及未来6G网络,它能够有效地平衡系统性能和计算资源之间的关系,为大规模MIMO系统的实用化提供了新的解决方案。 关键词:大规模MIMO;雅克比迭代;ZF预编码;低复杂度;权重二对角迭代 中图分类号:TN929.53 文献标识码:A doi:10.11959/j.issn.1000−0801.2018187 这项研究工作对于优化大规模MIMO系统的预编码设计具有重要意义,为实现高效、低能耗的无线通信网络提供了理论支持和实际应用价值。