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毫米波大规模MIMO OFDM中部分连接结构的混合预编码：并行框架与可行性分析

DOI：10.1109/TWC.2018.2874227 期刊：IEEE Transactions on Wireless Communications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 混合预编码作为数字与模拟预编码的结合，在大规模MIMO系统中采用大量天线单元时是传统预编码方法的替代方案，近期已展现出良好效果。本研究通过实现并行框架使混合预编码在快衰落环境中具备竞争力。针对采用正交频分复用（OFDM）的多载波单用户系统，我们提出一种低复杂度算法——该算法利用部分连接结构中模拟预编码器仅含块对角相位特性的特点，从而获得混合预编码解决方案。原始问题被分解为求解幅度和相位分量的两个子问题并独立求解。相较于所有天线的总功率约束，我们引入了更符合实际系统的每条射频链路功率约束。为提升频谱效率增益，还提出了该算法的交替版本。复杂度与时延分析表明：在OFDM场景的部分连接结构中，所提算法相比现有混合预编码方案具有显著优势。仿真结果揭示了部分连接结构的特性及其在实际宽带系统中实现所需权衡的关键因素。
作者： Kevin Bradley Dsouza，K N R Surya Vara Prasad，Vijay K Bhargava
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研究概述 实验方案

研究目的

在快衰落环境中实现混合预编码的并行框架，并针对采用OFDM的多载波单用户系统提出一种低复杂度混合预编码算法，重点研究具有每射频链功率约束的部分连接结构。

研究成果

所提出的混合预编码算法为毫米波大规模MIMO OFDM系统中的部分连接结构提供了一种低复杂度、可并行化的解决方案，并具有实际的每射频链功率约束。与现有方案相比，该算法展现出显著的运行时优势，适用于快衰落环境。然而，在高信噪比条件下频谱效率会有所折损，且在不增加射频链的情况下单纯增加天线数量会导致性能下降。

研究不足

该研究仅限于单用户系统，未扩展至多用户场景。由于每条射频链路的功率限制，在高信噪比条件下频谱效率并非最优。当天线数量增加而射频链路未成比例增加时，算法性能会下降。

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