李中捷，张 敏

(中南民族大学 智能无线通信湖北省重点实验室，武汉 430074)

0 引 言

第五代移动通信(fifth generation，5G)通过使用大量未被授权的毫米波(millimeter wave，mmWave)频段，可以有效解决目前频谱资源匮乏带来的挑战[1-2]。但是mmWave信号衰减大的特性导致mmWave的应用受阻。大规模多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)技术应用于mmWave通信，可以在2方面有效解决衰减严重的问题：①大规模MIMO可以提供超高的信号增益，弥补mmWave信号衰减；②mmWave的短波长特性可以降低天线阵列尺寸，使得大规模MIMO的部署成为可能[3]。因此，mmWave大规模MIMO技术是5G中很有前景的技术之一[4]。

传统的MIMO系统通常采用全数字预编码结构，该结构要求每根天线配备一条射频(radio frequency，RF)链[5]。然而，对于采用大型天线阵列的mmWave大规模MIMO系统而言，由于部署大量RF链产生的高功耗及成本等原因使该结构不可实现。因此，文献[6]提出了混合预编码结构，由一个低维度的数字预编码器和高维度的模拟预编码器通过少量的RF链连接组成。该结构可以显著降低系统功耗及实现成本，而且可以达到与全数字预编码结构相近的性能。

对于混合预编码而言，最重要的是如何设计模拟和数字预编码器使得系统性能达到最优。文献[6]利用mmWave信道的空间结构将混合预编码器的设计问题转换为稀疏信号重构问题，通过空间稀疏混合预编码算法来解决问题。文献[7]将混合预编码设计问题转换成矩阵因式分解问题，提出了基于流形优化的迭代算法。同时，为解决该算法的高复杂度实现问题，文中利用数字预编码器的正交特性，提出了一种使用相位提取的低复杂度交替最小化算法。……