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随着智能无线设备的发展,更高数据传输速率的需求不断增加,毫米波通信以其极宽的带宽恰好可以满足未来无线通信传输速率的要求。由于毫米波在大气中的传播损耗非常高并且无法穿透建筑物和墙壁,因此将大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)和中继技术与毫米波相结合以有效提高毫米波通信的质量,扩大传播范围。而混合预编码技术是毫米波大规模MIMO通信的一项关键技术,它能够有效降低系统的硬件实现复杂度。因此,本文侧重研究了窄带和宽带毫米波大规模MIMO系统放大转发(Amplify and Forward,AF)中继的混合预编码技术,主要包括以下内容:(1)首先介绍了一种完全连接结构的单用户交替最小化混合预编码算法,并通过仿真分析了其频谱效率。仿真结果表明,单用户交替最小化混合预编码算法的频谱效率优于目前广泛使用的正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法的频谱效率。(2)把单用户交替最小化混合预编码算法引入到了窄带毫米波大规模MIMO中继系统中,推导了半双工AF中继方式下最优的全数字预编码方法的频谱效率表达式,并分别在半双工和全双工两种中继方式下仿真分析了单用户交替最小化混合预编码算法的频谱效率。(3)把单用户交替最小化混合预编码算法推广到了宽带大规模MIMO基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的 AF 中继系统。由于大规模MIMO-OFDM中继系统具有多个子载波,因此也需要多个数字预编码矩阵,所以需要改进交替最小化混合预编码使其能够适用于大规模MIMO-OFDM中继系统。随后在大规模MIMO-OFDM中继系统下仿真分析了改进后的交替最小化混合预编码算法的频谱效率。(4)改进了交替最小化混合预编码算法,把单用户交替最小化混合预编码算法推广到了多用户,并且仿真分析了多用户交替最小化混合预编码算法的频谱效率。仿真结果表明,在毫米波大规模MIMO中继系统中,多用户交替最小化混合预编码算法能够有效抑制用户间干扰。(5)分别在半双工和全双工毫米波大规模MIMO AF中继系统中引入了改进后的多用户交替最小化混合预编码算法,并通过仿真分析了其频谱效率。仿真结果表明,在全双工中继系统中,随着回环干扰强度的不断增加,最优的全数字预编码的频谱效率与改进后的多用户交替最小化混合预编码的频谱效率之间的差距逐渐变小,当回环干扰强度大到某一程度时,全数字预编码算法的频谱效率与交替最小化混合预编码的频谱效率完全重合。