付 豪

(华南理工大学 电子与信息学院，广州510641)

1 引 言

大规模多输入多输出(Multiple－input Multiple－output，MIMO)系统是指中心基站部署了大量天线的大规模阵列天线系统。这样，用户只需对接收信号进行简单的线性处理，就可以使频谱效率和能量效率在原有基础上提升几个数量级。同时，还可以大幅提升系统容量。

对大规模MIMO 系统的研究，最早针对的是点到点通信，但由于近年来移动用户数量急剧增加，且伴随着高铁等新型交通工具出现的高速移动场景，使我们仍需寻找更优的多用户预编码算法来满足未来移动通信的需求，故多用户MIMO 系统的预编码设计将会继续成为焦点［1］。

与传统MIMO 相比，大规模MIMO 的特点在于其巨大的能效优势和容量提升空间。在大规模MIMO 中，基站天线间的相互间距满足不相关条件，且其数量远大于用户数，故系统可以获得很高的自由度增益、分集增益和功率增益，在系统容量增大的同时使信号波束变窄。这样，就把天线发射出的能量更好地集中起来，在能效提升的同时还减轻了用户间的相互干扰［2］。也就是说，在大规模MIMO 系统中，每个用户若要获得与在单输入单输出(Single－input Single－output，SISO)系统中相同的性能，所需的能量更少［3］。但也正因为基站端部署了大量天线，且小区内存在大量用户，所以，大规模MIMO 存在着严重的干扰和导频污染问题。在用于消除干扰的策略中，对发射信号进行预编码处理就是一种非常适用的方法。它的基本思想是，通过矩阵运算把经过调制的符号信息流和信道状态信息进行有机结合，变换成适合当前信道的数据流，然后再通过天线发送出去。……