基于Richardson迭代的大规模MIMO低复杂度IRZF预编码方法

《Scientific Reports》：Enhancing performance of massive MIMO communication systems using iterative regularized zero-forcing precoding

　　

摘要

大规模多输入多输出（大规模MIMO）已成为现代蜂窝网络中的关键技术，因为它可以提高频谱效率、数据速率和覆盖范围。然而，这些增益需要高效的预编码算法。传统的预编码方案，如正则化零 forcing（RZF）预编码，在干扰抑制和噪声放大之间提供了有用的折中方案，但当基站天线数量很大时，其直接矩阵求逆在计算上会非常昂贵。在本文中，我们提出了一种迭代正则化零 forcing（IRZF）预编码方法，该方法用Richardson类型的迭代算法代替直接求逆，以实现低复杂度的预编码。我们将所提出方法与传统的高斯-赛德尔（GS）、雅可比（JA）、联合雅可比与高斯-赛德尔（Jac-PCG）、截断多项式展开（TPE）和正则化零 forcing（RZF）在可达速率、频谱效率、计算复杂度和能效方面进行了比较。结果表明，所提出的IRZF在低复杂度下实现了高性能。因此，当所需迭代次数适中且正则化Gram矩阵良态时，IRZF最具吸引力。