毫米波大规模MIMO系统中的预编码技术的介绍和方案说明

　　大规模多输入多输出（MIMO）技术能够大幅度提升系统容量，降低不同用户间的干扰，但因其系统中信道维度高、信道估计和预编码算法复杂等因素，使得系统软硬件开销都会增大。将大规模MIMO系统的预编码算法分为数字、模拟和混合3种类型，并对3类预编码算法进行了归纳对比，总结出不同预编码算法的优缺点和适用场景。将信道估计方案分为训练估计和盲估计，归纳总结了2类方案的优缺点，并指出合理利用大规模MIMO的信道稀疏性能够改善信道估计的质量，减少估计开销。

　　下一代无线通信系统致力于达到每秒吉比特以上的数据吞吐率以支持高速率的多媒体业务。毫米波频段（30～300 GHz）尚存在大量未使用的频谱，可利用的频带宽，信息容量大，成为下一代通信系统中提高数据速率的主要手段。然而，毫米波通信面临的一个主要问题是自由空间路损使得接收端信号产生大幅度衰减。不仅如此，当信号穿过雨、雾或收发两端之间存在障碍物时，衰减会更加严重，甚至会引起信号中断。因此，克服信号传输过程中的衰减和损耗，提升系统容量成为毫米波通信技术研究的主要方向。大规模多进多出（MIMO）技术是在基站端部署大规模阵列，与传统MIMO相比能够有效抵抗不同用户之间的干扰，显著提升系统的容量。毫米波频段的天线尺寸很小，为配备大规模天线阵列提供了可能。基站天线数量可远大于用户数，故系统可以获得很高的复用增益、分集增益和阵列增益。另外，大规模MIMO能够将信号能量聚焦在很窄的波束上，有效地提升了能量效率。在大规模MIMO系统中，预编码技术是下行链路中至关重要的信号处理技术，其利用发送端的信道状态信息（CSI），将调制过的符号流变换成适应当前信道的数据流，将信号能量集中到目标用户附近，有效对抗衰减和损耗，提升了系统性能。因此，研究毫米波大规模MIMO系统中的预编码技术对推进下一代无线通信的发展有重要意义。