低轨卫星系统下混合预编码与结合器设计

摘要

低轨卫星通信和大规模多输入多输出(MIMO)技术结合可以实现显著的频谱和能量效率(EE)增益，但传统的预编码和结合器设计可能导致高实现复杂度或高能量消耗.本文对在大规模MIMO低轨卫星系统下提高能量效率的低分辨率移相器混合预编码器和组合器的设计进行了研究.首先公式化能量效率最大化优化问题，该公式为非凸的，为了易于处理，利用遍历和率的封闭形式的紧上界来近似混合预编码设计的能量效率最大化问题.为解决该问题，提出了一种迭代算法，该算法连续地利用迭代相位匹配算法设计各用户的低分辨率模拟预编码器和组合器对，然后基于获得的有效基带信道计算数字预编码器和组合器，并利用LUP算法来降低矩阵求逆的算法复杂度.仿真结果表明，与基线方案相比，所提算法具有更好的性能，其能量效率更接近最优数字预编码方案.

关键词

低轨卫星 / 混合预编码 / 大规模MIMO / 能量效率 / 移相器