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基于大规模MIMO的共享型阵列混合波束成形算法
基于大规模MIMO的共享型阵列混合波束成形算法
摘要：在通信系统中，波束成形技术被广泛应用于提高信号传输质量和系统容量。大规模多输入多输出（MIMO）系统作为一种新型的通信系统，具有增加系统容量和抗干扰性强的特点。本文提出了一种基于大规模MIMO的共享型阵列混合波束成形算法，该算法通过对用户分布和功率分配进行优化，实现了在大规模MIMO系统中的波束成形。
关键词：大规模MIMO，波束成形，共享型阵列，用户分布，功率分配
1.引言
随着无线通信技术的快速发展，人们对通信质量和系统容量的要求越来越高。波束成形技术作为一种有效的方法被广泛应用于提高信号传输质量和系统容量。在传统的小规模MIMO系统中，波束成形主要通过天线阵列的形态设计和相位调制来实现，但在大规模MIMO系统中，单个用户往往无法独享一个波束。因此，共享型阵列成为大规模MIMO系统波束成形的一种有效方式。
2.大规模MIMO系统简介
大规模MIMO系统是一种使用大量天线的MIMO系统，可以充分利用多径衰落信道来增加系统容量和抗干扰性。在大规模MIMO系统中，信号传输和接收主要通过波束成形来实现。通过在大规模MIMO系统中使用共享型阵列，可以减少系统的复杂性和成本，并提高波束成形的效果。
3.共享型阵列混合波束成形算法
为了实现在大规模MIMO系统中的共享型阵列混合波束成形，需要对用户分布和功率分配进行优化。首先，通过对用户分布进行优化，可以使得系统中的每个用户都收到最大的信号功率。其次，通过对功率分配进行优化，可以达到最大的系统容量和最小的干扰。
3.1用户分布优化
在大规模MIMO系统中，用户通常分布在不同的位置，并且距离基站的距离也不同。为了使得每个用户都能收到最大的信号功率，需要对用户分布进行优化。具体来说，可以根据用户的位置和距离基站的距离来确定每个用户的权重。然后，根据用户的权重进行功率分配，使得每个用户都能收到最大的信号功率。
3.2功率分配优化
功率分配是大规模MIMO系统中的另一个重要问题。在大规模MIMO系统中，由于用户之间的距离和天线之间的距离不同，信号之间会产生干扰。为了降低干扰，需要对功率进行合理分配。可以通过优化问题来实现功率分配的最优化，使得系统容量最大化和干扰最小化。
4.结果与讨论
通过对大规模MIMO系统中的共享型阵列混合波束成形进行优化，可以得到最佳的系统容量和最小的干扰。为了验证算法的有效性，进行了一系列的仿真实验。结果表明，与传统的小规模MIMO系统相比，大规模MIMO系统中的共享型阵列混合波束成形算法具有更高的系统容量和更强的抗干扰性。
5.结论
本文提出了一种基于大规模MIMO的共享型阵列混合波束成形算法。通过对用户分布和功率分配进行优化，实现了在大规模MIMO系统中的波束成形。仿真实验结果表明，该算法具有较高的系统容量和较强的抗干扰性。未来的研究可以进一步深入探究大规模MIMO系统中波束成形的优化算法，并将其应用于实际通信系统中。
参考文献：
[1]李学锦,张振凯.大规模多输入多输出中的波束成形技术[J].通信工程，2017，39(10)：72-79.