基于矩阵流形优化的以用户为中心网络大规模MIMO预编码器设计

本文研究了基于矩阵流形优化的以用户为中心网络（UCN）大规模多输入多输出（mMIMO）下行链路预编码器设计。在UCN mMIMO系统中，每个用户终端（UT）由基站（BS）的一个子集而非全部BS服务，这便于系统实现并降低了待设计预编码器的维度。通过证明满足每BS功率约束的预编码器集合构成一个线性乘积流形的黎曼子流形，我们将欧几里得空间中的约束预编码器设计问题转化为黎曼子流形上的无约束问题。进一步推导了该问题在黎曼子流形上的黎曼要素，包括正交投影、黎曼梯度、收缩和向量传输，并据此提出了黎曼共轭梯度（RCG）设计方法来求解该无约束问题。所提方法避免了大型矩阵的求逆，这在实践中是有益的。复杂度分析显示了RCG预编码器设计的高计算效率。仿真结果证明了所提预编码器设计的数值优越性和UCN mMIMO系统的高效性。