刘 琦，侯 丽，彭章友

（1.上海大学 通信与信息工程学院,上海200444；2.黄山学院 信息工程学院,安徽 黄山245041）

0 引言

随着无线数据传输需求的飞速增长，能突破单天线系统香农限的MIMO技术被广泛应用。随着频谱资源的日益紧张，采用大带宽，高速数模转换的毫米波频段受到广泛关注[1]。工作频率范围在30G-300GHz的毫米波频段具有更大的带宽[2]，可显著提升通信系统的容量；毫米波频段的天线尺寸极小，能在有限的芯片尺寸上集成大规模MIMO天线阵列[3],具有较大的天线增益和自由度。新一代移动通信系统5G需满足高达10Gbps的传输速率，采用巨量带宽的毫米波频段[4]，利用大规模MIMO，将可提供超高的系统吞吐量，满足用户的超高传输速率需求[5,6]。毫米波通信由于频率较高，路径损耗较大，无法采用传统的通信模式[7]。随着发射天线数量的增加，采用将能量集中传输某一方向的波束赋形可获得较高的方向性增益，弥补毫米波通信中的能量损耗，显著提升毫米波大规模MIMO通信系统传输的能量效率[8]。

传统数字波束赋形系统中每副天线需匹配一条射频(Radio Frequency,RF)链路[9]。毫米波大规模MIMO采用天线数量巨大，为每副发射天线配备一条RF链路不具备实用性[10]。通过相移网络控制发射信号相位的模拟波束赋形[11]虽不受RF链路硬件限制，但移相器需满足恒定幅值，且性能低于数字波束赋形，并只能单路传输，不适用于大规模天线阵列。将模拟波束赋形和数字波束赋形结合，使用有限数量的RF链路和移相器，具有较大天线阵列增益和自由度并支持多路传输的混合波束赋形可解决硬件限制和能耗过大的问题，实现硬件成本和系统性能的折中[12]。……