蜂窝移动电话、因特网和多媒体服务的广泛普及刺激了无线通信的需求迅速增长。然而，只有有限的带宽资源可用于无线通信。为了提高系统容量和频谱利用率，研究人员进行了大量的研究工作。多输入多输出（MultipleInput Multiple Output，MIMO）和正交频分复用（OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM）技术作为第四代通信的核心技术，可以有效地提高系统容量、频谱效率和峰值传输速率，被采用作为第四代通信的物理层构架。其中，预编码作为核心功能模块实现了物理下行共享信道的几种主要传输模式。
随着通信技术的不断发展，对于一个全面的无线系统的要求是应该在指定区域能提供统一的优质服务，因此大规模的MIMO（MassiveMIMO）系统作为第五代物理层技术的研究热点之一引起了广泛关注[1]。MassiveMIMO是多用户MIMO的一个扩展形式，在基站侧配置大规模天线阵列，其数量超过10根甚至数百根，在相同时域和频域内有多个用户提供服务的技术。由于可近似认为空间快衰落信道相互正交，该技术则利用此条件，从而降低预处理时的复杂度，同时消除干扰。大规模MIMO系统的天线数增加，发射功率可很大程度上减少，因此其既具有低复杂度优点，还可以提升频谱利用率。
五代物理层技术的另一个研究热点是可以提高数据传输速率的毫米波MIMO系统。毫米波载波频率对应着较小的波长，允许在同一阵列孔径内填充更多的天线。人们希望在这样大的尺寸系统上波束形成可以产生更高的阵列增益，从而克服毫米波系统中伴随的恶劣传播。为了满足传输速率的要求以及降低毫米波系统的复杂度，可以在发送端使用预编码技术。而考虑到毫米波MIMO 系统中部署大量射频链的成本和复杂性，研究人员讨论了混合预编码的网络效率[2]：首先建立定向预编码结构的相关性以满足单用户MIMO系统相对于更复杂和更不可靠的基于本征模式的预编码结构的数据速率要求，定向预编码结构的相关性的关键是毫米波信道的稀疏性，由于较小的波长，天线的维数更高；接着利用信道的定向结构，提出了一类简单的定向调度器，在用户空间中提供了一个低复杂度但近似公平的分离平面；最后比较了单用户预编码方案与多用户预编码方案的性能，表明从网络效率考虑，在多用户传输上增加射频链资源更有价值。
总之，通过使用预编码技术不仅能有效消除用户之间的相互干扰，还可以降低接收端对接收信号进行处理的复杂度。因此，不管是第四代通信还是第五代通信，预编码技术都是研究的重点之一。
参考文献：
[1] Osseiran A, BoccardiF, Braun V, et al. Scenarios for 5G mobile and wireless communications: thevision of the METIS project[J]. IEEE Communications Magazine, 2014,52(5):26-35.
[2] Raghavan V,Subramanian S, Cezanne J, et al. Single-user vs. multi-user precoding for millimeterwave MIMO systems[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2017:35(6):1387-1401
