大规模MIMO系统中基于梯度投影的混合波束赋形算法.docx

"大规模MIMO系统中基于梯度投影的混合波束赋形算法" 大规模MIMO系统中基于梯度投影的混合波束赋形算法是当前毫米波通信系统下的一个hotspot。该算法旨在解决大规模MIMO系统中的混合波束赋形问题，旨在降低计算复杂度，提高系统的频谱效率。 1. 系统模型 大规模MIMO系统中基于梯度投影的混合波束赋形算法的系统模型如图1所示。基站配备Nt根发射天线，K个用户均配置Nr根天线。基站和用户配置的射频链数量分别为NtRF和NrRF，基站和每个用户处的数据流数分别为st和sr。 2. 混合波束赋形算法 混合波束赋形算法是解决大规模MIMO系统中的混合波束赋形问题的关键。该算法可以分为两步：使用基于Neumann级数近似的块对角波束赋形算法获得完全数字波束赋形，然后，使用交替最小化算法作为确定混合数字波束和模拟波束赋形的主要设计原则。在模拟波束赋形设计上，提出了一种改进的梯度投影算法，能够解决计算复杂度高的问题，且保证和速率受损较少。 3. 完全数字波束赋形 完全数字波束赋形是解决大规模MIMO系统中的混合波束赋形问题的重要步骤。通过奇异值分解，可以获得完全数字波束赋形矩阵B=[B1,B2,…,BK]，其中Bk是第k个用户基站端的全数字波束赋形矩阵。 4. 混合波束赋形的频谱效率 混合波束赋形的频谱效率是衡量大规模MIMO系统中混合波束赋形算法性能的重要指标。可以通过计算第k个用户的频谱效率Rk=log2⁡det⁡(INs,k+PksrXk−1WkHFkHHkADk)，其中Xk=∑i≠kWkHFkHHkADkHAHHkHFWk+σn2WkHFkHFkWk，然后计算总的频谱效率R=∑k=1KRk。 5. 结论 大规模MIMO系统中基于梯度投影的混合波束赋形算法可以解决大规模MIMO系统中的混合波束赋形问题，降低计算复杂度，提高系统的频谱效率。该算法可以应用于未来5G和6G毫米波通信系统中，提高系统的性能和频谱效率。