许志斌 郭越红 李立欣

2017年12月3GPP完成了非独立组网（NSA）的5G新空口标准，同时计划在2018年6月完成独立组网（SA）的5G新空口标准，这将为5G商用铺平道路。传统的移动通信网的空口是一个以基站为中心的无线接入系统，而5G的空口将是以用户为中心的接入网，以接入云的形式强化了接入控制功能。另外，5G接入网将基带处理单元（BBU）的功能分解为分布单元（DU）和集中单元（CU），在原来的回传光传输系统基础上增加了前传和中传的环节。基站的大规模天线使得接入传输链路带宽可能达到100 Gb/s量级，而且传统的时分复用传输格式将会被基于低时延高效率的以太网技术取代。

——中国工程院院士邬贺铨

【摘 要】为了进一步解决MIMO系统中射频链路复杂度和系统性能相互制约的问题，重点研究了毫米波多用户大规模MIMO系统下行链路混合预编码设计方案，提出了一种基于相位对齐的重叠子阵列架构混合预编码算法（HB-PA算法）。该算法能够有效地减少射频链路的数量，同时频谱效率可以逼近全数字预编码的性能。通过仿真对比，该方案在硬件复杂度和系统性能等方面，比传统的典型混合预编码算法及基带数字预编码算法能够更有效地实现性能折中。

【关键词】混合预编码；重叠子阵列；毫米波；大规模MIMO

Phase Alignment Based Overlapped Sub-array Hybrid Precoding Algorithm for Millimeter-Wave Systems

XU Zhibin， GUO Yuehong， LI Lixin

（School of Electronics and Information， Northwestern Polytechnical University， Xi'an 710129， China）

[Abstract] In this paper， in order to solve the problem of restraint interacting between hardware complexity and system performance， the hybrid precoding architecture based on overlapped sub-array is studied. A hybrid precoding algorithm called HB-PA based on phase alignment with overlapped sub-array architecture is proposed. The proposed algorithm can effectively reduce the number of radio frequency links， while its spectral efficiency can approach the performance of full digital precoding. Simulation results demonstrate that， compared with the traditionally typical hybrid precoding and the baseband digital precoding algorithms， the proposed algorithm can more effective achieve the performance tradeoff between hardware complexity and system performance.

[Key words]hybrid precoding； overlapped sub-array； millimeter-wave； massive MIMO

1 引言

随着智能设备的不断增多以及新兴多媒体应用的不断出现，移动数据流量呈现出爆炸性增长。具备广域覆盖、高容量、低功耗和低时延等特点的5G技术目前受到了全世界的广泛关注[1]。……