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5G无线通信系统能显著提高移动数据传输速度,而大规模MIMO技术是5G的关键技术之一,毫米波也因其丰富的频段资源受到了广泛的关注。毫米波可以减小天线阵列的物理尺寸,而大规模MIMO系统提供的高天线阵列增益有助于克服毫米波信号严重的路径损耗,两者的结合可以实现系统容量的数量级增长,因此毫米波大规模MIMO技术已被确立为支持5G无线系统的核心技术之一。在毫米波大规模MIMO系统中由于收发端天线数较多,导致下行链路中全数字预编码方案硬件成本与功耗过高,考虑在实际应用中的成本问题,本文主要围绕在性能与成本之间折中的数字模拟混合预编码技术开展研究。首先针对发送端为部分连接接收端为全数字接收的毫米波大规模MIMO系统,提出了一种采用等效信道的SVD分解设计数字预编码矩阵与数字合并矩阵,并根据模拟预编码矩阵的块对角化特性,以系统可达和速率最大化为目标函数将等效信道分块求得最优模拟预编码矩阵的预编码方案。考虑本方案的硬件成本与功耗问题,在此基础上进一步提出接收端为部分连接的预编码方案,并利用迭代交替更新的方法来求取模拟预编码矩阵和模拟合并矩阵。仿真结果表明,所提全数字接收方案在性能上更有优势,而部分连接接收方案在硬件成本与功耗上更有优势。其次研究分析了全连接毫米波大规模MIMO系统,分别针对单用户接收和多用户接收两种接收方式,提出两种方案。第一种是基于SVD-SIC算法的单用户接收混合预编码方案,预先通过信道增益最大化设计模拟预编码矩阵,在此基础上将可达和速率最大化问题分解为一系列子阵列优化问题,通过SVD分解依次来设计数字预编码向量。第二种是基于共轭转置的多用户接收混合预编码方案,计算出用户与信道之间最大增益路径的到达角,从天线阵列中选出对应矢量独立设计每个用户的模拟合并矩阵,然后以最大化有效信道增益为目标函数通过共轭转置的性质设计模拟预编码矩阵,数字部分则通过ZF或者MMSE预编码设计。仿真结果表明,所提基于SVD-SIC算法的混合预编码方案在性能上有一定优势,而基于共轭转置的混合预编码方案在复杂度上具有一定优势。