张朝阳，吴佳佳，王珏，周楚

（浙江大学信息与电子工程学院，浙江 杭州 310027）

1 引言

为了解决通信业务量增加和带宽受限的问题，毫米波无线通信作为5G 系统中一项有前途的技术，近年来受到了广泛的关注[1-3]。毫米波不仅可以提供比传统微波通信更大的带宽，其短波长特性还支持在基站（BS,base station）部署大规模多输入多输出（Massive MIMO,massive multiple input multiple output）[4]系统。与传统的MIMO 仅配置4～8根天线相比，Massive MIMO 系统中天线数量高达几十甚至上百根。远大于用户数量的基站侧天线数量使不同用户间信道趋于正交，提高了用户传输的信干噪比，并且通过简单的信号处理方法（如匹配滤波）即可获得较好的通信性能[5]。作为5G 的关键技术，Massive MIMO 系统具有如下优势。1) 更高的空间分集增益。Massive MIMO 可同时生成多个波束发送相同的数据，从而弥补多径衰落或者频率选择性衰落导致的系统通信可靠性下降问题。2)更高的空间复用增益。Massive MIMO 系统支持在一个载频上通过多个波束传输多个数据流，从而提高系统的通信容量[6]。

Massive MIMO 系统获得以上增益离不开波束成形（BF,beamforming）技术[7]的应用。BF 技术通过在发射端对数据进行加权处理再发送，形成窄的发射波束并将能量对准目标用户，从而提高目标用户的解调信噪比，改善小区边缘用户吞吐量，弥补毫米波频段中严重的路径损耗[8]。仅通过少量射频（RF,radio frequency）链路来驱动大型天线阵列的混合波束成形（HBF,hybrid beamforming）架构，因其在硬件开销、能量效率和频谱效率间实现了更佳的折中，在毫米波Massive MIMO 系统中被广泛使用[9-10]。

多址接入作为区分无线通信系统的关键技术，对于支持多用户通信至关重要。……