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作为第5代移动通信系统(5th Generation,5G)的候选核心技术,毫米波通信与大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术在提高系统容量方面具有强大优势。对毫米波通信系统而言,大规模MIMO技术提供的阵列增益,能够有效地弥补毫米波信号在自由空间的路径损耗,同时,联合预编码技术,能进一步提高毫米波系统的频谱效率。然而,在传统MIMO系统中,预编码过程主要在基带进行,且需要每根天线对应一个射频（Radio Frequency,RF）链,这对于配置有上百根天线的毫米波大规模MIMO系统而言,系统功耗和成本将会大大增加。为了解决该问题,混合预编码技术被提出并运用于毫米波大规模MIMO系统,它将预编码分为数字预编码和模拟RF预编码,而模拟预编码限制恒模,因此,近似最优的混合预编码设计面临众多挑战。为此,本论文针对毫米波大规模MIMO系统中混合预编码技术进行深入研究,具体内容为:1.基于RF矢量更新的混合预编码方案设计。该方案首先基于奇异值分解（singular value decomposition,SVD）,构造初始RF预编码矩阵,然后移除RF预编码矩阵中的第一列,并求出此时的数字预编码矩阵,进而将残余矩阵最大左奇异矢量构造的矢量添加到模拟矩阵的最后一列,形成下次迭代的初始RF矩阵。经过多次迭代,从而形成最终的RF预编码矩阵,最后基于最小二乘准则设计数字预编码矩阵。理论分析与仿真结果表明,相比与基于正交匹配追踪算法（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）的混合预编码方案,给出的方案不仅复杂度得到了降低,而且性能也优于基于OMP的混合预编码方案。2.基于矩阵因式分解的分阶段混合预编码方案设计。该方案将混合预编码设计分为两个阶段。第一,忽略混合预编码设计的限制条件,并利用梯度下降理论设计出两个矩阵能最大限度地重构最优全数字预编码矩阵;第二,考虑恒模限制条件,利用一个辅助酉矩阵来设计RF预编码矩阵。该方法利用交替最小化理论,使设计的酉矩阵与RF预编码均为目标函数的局部最优解,进而结合第一阶段得到数字预编码矩阵。理论分析与仿真结果表明,给出的方案能够设计出接近最优的混合预编码矩阵,且实现的性能优于经典算法。