- 文献综述（或调研报告）：
随着移动智能终端数量的不断增加，实现移动通信的高可靠、低功耗、多用户服务成为发展的客观需求与必然的趋势，由此大规模 MIMO 系统应运而生。大规模 MIMO是在传统MIMO的基础上发展形成的无线通信技术，也是5G无线通信研究和发展的重要技术手段。为缓解多用户干扰和提高总速率性能，需要对基站处所有用户的线性预编码器应进行适当的设计。在大规模MIMO系统中，预编码器的设计是提升系统性能十分重要的一部分。
相较于传统的MIMO系统，大规模 MIMO 系统具有更多的天线数目，能够对空间资源进一步挖掘，拥有良好的空间辨析度和阵列增益，从而可以有效抑制用户间的干扰，实现更加高效的传输。传统的MIMO采用复杂度较高的非线性预编码。大规模MIMO能够利用简单的线性预编码中实现比较好的性能。
MIMO系统中预编码的方法可以分为数字、模拟和混合3种类型。预编码器的设计基于基站处可用的信道状态信息 (CSI)。在上行探测中，基站获得不同用户得信道状态，并将对信道状态信息进行线性或者非线性的变换得到预编码矩阵。在基站发送信号给用户的时候根据预编码矩阵给用户分配功率，并且将波束集中在空间的某个点，降低用户之间的干扰。
传统线性预编码中常见的有匹配滤波预编码、迫零预编码、正则迫零预编码[10]。MF预编码的目标是最大化每个用户的信噪比，直接利用对角阵实现预编码。ZF预编码是致力于消除不同用户之间的干扰。经过迫零预编码实现流与流之间的分离。最终用户接收到的信号就是发射端的信号。RZF 被视为最实用并且性能可靠的 预编码方案之一，其基本思想是最小化收信号与发射信号之间的均方误差，因此又被称为最小均方误差预编码方案（MMSE）。三种预编码方法都属于数字预编码，它们有不同的特性以及不同的应用场景。上述3种方式在大规模MIMO系统中硬件成本很高，WMMSE方法可以在具有用户的理想CSI时，以用户的加权最小均方误差为目标，得到近乎最优的预编码增益。这种方式可以降低大规模MIMO的硬件成本[1][9]。上述预编码在理想的静态理想信道能够得到很好的性能。但是在场景中用户不断的移动的情况下，即使上行探测中得到的信道状态信息十分的准确，但是在其下行传输时已经失去了时效性。
但是，伴随着天线数量的大幅增加，系统维度也增大。所以，导致传统线性预编码的矩阵求逆运算复杂度变大。例如，当系统采用RZF预编码以及MMSE检测的时候，需要复杂的求逆运算，当用户数多的时候，其复杂度也很高。针对这个问题，世界各地的学者和研究人员近年来开展了大量的研究工作，得到了几种较为典型的改进型线性算法。如，利用上下行传输的对偶特性，提出的多项式展开的预编码方法[7]。除了利用上述低复杂度的矩阵求逆方法还经常利用信道的稀疏特性或统计特性降低收发的复杂度，例如置信传播的下行预编码。
当基站有信道协方差信息的统计 CSI 时，存在束分复用接入 (BDMA) 传输应用[2]和联合空间分割和复用 (JSDM) 方法[3]。以上两种方式是典型的基于统计信道信息的多用户空分传输方法。在 BDMA 传输中，基站通过不同的波束同时为多个用户服务。在 JSDM 方法中，用户被划分为具有近似相似的发送相关矩阵的多个组，首先对每个组都应用第一级准静态预编码，之后对降空间维度的等效信道采用简化的信道反馈和第二级的预编码。当所有用户都处于中或高移动性场景时，可以使用 BDMA 传输或 JSDM 方法。
实际大规模MIMO系统中，由于估计误差、用户速度差异以及其他因素的影响，通常基站侧不能获得完美CSI。因此，实际中上述两类方法都很可能无法使用。
在文献[4]中提出了一种大规模MIMO下行链路中适用的鲁棒预编码方法。该方法通过构建信道的联合相关后验模型，结合瞬时信道信息和统计信号信息得到移动用户下一时刻信道。在该模型中，瞬时信道信息可以采用信道预测方法，文章中采用上一时隙的信道信息作为下一时刻的预测；利用信道的稀疏特性，通过压缩感知的方法，应用MFOCUSS算法得到信道耦合矩阵。并且进一步简化算法，列举了两种简化计算的方法，其一为近似性方法，其二为确定性等同方法。两种方式均采用迭代的方式实现最优的预编码矩阵的收敛，最终得到预编码矩阵。该算法能够实现很好的和速率性能。在实际情况下，以随机矩阵作为初始条件，用鲁棒预编码算法计算需要几十次的迭代后得到比较优的预编码矩阵，大量的迭代使得计算量也增高。
采用迭代的方式解决预编码问题通常会导致较高的计算复杂度和系统性能的损失。机器学习方法具有良好的自适应学习能力，将机器学习结合到预编码中应当是未来预编码进一步研究的方向，现有的文献中也有预编码和机器学习结合起来的。如都利用了机器学习中交叉熵优算法的[8]《基于机器学习的毫米波大规模MIMO混合预编码技术》和[6]中的《毫米波大规模MIMO系统中的混合预编码技术研究》。
总之，预编码技术作为大规模MIMO中关键的一种技术，在实际应用中有着广阔的前景。同时这种技术还存在着一些亟待攻克的难题。针对用户在高速情况下传输速率下降的问题和基站不能准确获得用户的信道状态信息的情况，需要针对这些情况进一步的研究。如何降低预编码的复杂度也关乎着实际应用中的效果。如何让设计出在多用户移动场景次下实现良好性能，同时复杂度低的预编码方法是预编码技术发展的方向。
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