郑兴林，王 月，刘 伟

重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065

1 引言

毫米波大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系统，由于其高带宽和高频谱效率而成为下一代通信系统的关键技术[1-4]。例如，在30 GHz 的载波频率下，波长为10 mm，这使得大量天线可以封装在微小区域中。大规模天线阵列能够带来较高的波束赋形增益，以补偿毫米波信号的高路径损耗[4]。然而，在传统的MIMO 系统中，传输预编码通常只考虑数字域，并且需连接与天线数量相同数目的射频（Radio Frequency，RF）链路[5-8]。毫米波系统结合大量天线阵元，抵消路径和穿透损耗，由于硬件成本和功耗很高，传统全数字预编码在毫米波通信系统中是不可行的。为了解决这一问题，文献[9]提出了混合预编码的概念，用两阶段的预编码器代替传统纯数字预编码器。首先用小型数字预编器对信号进行处理，然后用大型模拟预编码器得到高波束形成增益。

目前混合预编码方案有全连接（Fully-Connected，FC）和部分连接（Partially Connected，PC）结构[10]，发送端系统模型如图1 所示。在全连接结构中，每条RF 链通过大量移相器与所有天线连接，以最大化实现可达到的传输增益，然而将会导致高能耗[11]。相比之下，部分连接结构需要较少数量的移相器，虽然性能有所损失，但能带来更高的能源效率[12]。对于全连接型混合预编码的研究，文献[13]提出了基于流形优化的交替算法（MO-AltMin Algorithm，MO-Alt）来接近全数字预编码器的性能，然而，模拟预编码器的更新涉及到线性搜索算法，嵌套循环将减慢整个求解过程，复杂度很高。……