MIMO无线网络手册-(原书第2版) 本书特色

本书讨论了mimo无线网络的信道、关键技术和标准，包括多用户和多小区mimo技术。本书特别强调了实际的信号传播机制对系统性能(mimo容量和错误率)以及mimo中的空时编码技术设计的影响及原因。作为原书第2版，本书更新了第1版的内容，介绍了无线通信标准mimo方面的*新进展，如lte、ltea和wimax以及在标准中讨论的一些新议题，包括comp、大规模mimo、干扰对齐等。本书讨论范围广，适合高校高年级硕士和博士研究生、产业界研究人员作为参考书籍。

MIMO无线网络手册-(原书第2版) 目录

MIMO无线网络手册-(原书第2版) 作者简介

译者序 原书前言 作者简介 缩略语 运算符号表 第1章多天线通信介绍1 1.1天线阵列处理概述1 1.2多天线系统的空时无线信道 2 1.2.1离散时域表示 2 1.2.2路损和阴影3 1.2.3衰落4 1.2.4MIMO信道4 1.3在无线系统中利用多天线5 1.3.1分集技术5 1.3.2复用能力7 1.3.3干扰管理8 1.4单输入多输出系统8 1.4.1选择合并实现接收分集8 1.4.2增益合并实现接收分集9 1.4.3混合选择/增益合并实现接收分集12 1.5多输入单输出系统12 1.5.1多波束天线切换13 1.5.2匹配波束赋形实现发射分集13 1.5.3零陷和最优波束赋形14 1.5.4空时编码实现发射分集14 1.5.5间接发射分集15 1.6多输入多输出系统16 1.6.1具有完全发射信道信息的MIMO16 1.6.2无发射信道信息的MIMO18 1.6.3具有部分发射信道信息的MIMO21 1.7多链路MIMO网络：从多用户到多小区MIMO22 1.8商用无线系统中的MIMO技术22 第2章从多维传输到多链路MIMO信道24 2.1方向性信道建模25 2.1.1双方向性信道冲激响应25 2.1.2多维相关函数和平稳性29 2.1.3信道衰落统计量和K因子30 2.1.4多普勒谱和相干时间31 2.1.5功率延迟和方向谱33 2.1.6双方向性信道的互相关特性35 2.2MIMO信道矩阵35 2.2.1推导MIMO信道矩阵35 2.2.2天线和传播的联系：引入导向向量36 2.2.3有限散射体时的MIMO信道表示37 2.3MIMO信道矩阵的统计特性37 2.3.1空间相关37 2.3.2奇异值和特征值40 2.3.3Frobenius范数41 2.4多链路MIMO传播41 2.5天线阵列对MIMO信道的影响42 2.5.1理想与实际的天线阵列42 2.5.2互耦合43 2.5.3双极化天线46 2.6MIMO信道建模47 2.6.1分析表示与实际模型47 2.6.2离散MIMO信道建模：重温抽样理论47 第3章系统设计中MIMO信道的分析表示49 3.1基于传播的MIMO度量50 3.1.1模型和相关矩阵的比较50 3.1.2多径丰富程度特征的度量51 3.1.3测量MIMO信道的非平稳性53 3.1.4测量多链路MIMO信道之间的距离56 3.2窄带相关MIMO信道的单链路分析表示58 3.2.1瑞利衰落信道58 3.2.2莱斯衰落信道60 3.2.3双瑞利衰落小孔信道60 3.2.4相关瑞利动态信道61 3.3双极化信道63 3.3.1建模去极化的天线和散射63 3.3.2双极化瑞利衰落信道65 3.3.3双极化莱斯衰落信道70 3.4MIMO信道可分离的表示70 3.4.1克罗内克模型70 3.4.2虚信道的表示72 3.4.3特征波束模型74 3.4.4可分离表示方法的精度76 3.5频率选择性MIMO信道82 3.6MIMO信道的多链路分析表示83 第4章性能评估中使用的实际MIMO信道模型85 4.1电磁波模型85 4.1.1基于射线的确定性模型85 4.1.2多极化信道86 4.2基于几何的随机模型86 4.2.1单环模型87 4.2.2双环模型89 4.2.3混合椭圆环模型89 4.2.4椭圆和圆形模型91 4.2.5基于几何的模型扩展到双极化信道91 4.2.6基于几何的信道模型的克罗内克可分离性93 4.3经验信道模型95 4.3.1扩展SalehValenzuela模型95 4.3.2SUI信道模型96 4.3.3多链路场景中的阴影相关模型97 4.4标准化中的MIMO信道模型98 4.4.1IEEE802.11 TGn模型98 4.4.2IEEE802.16/WiMAX模型98 4.4.3COST259/273方向信道模型99 4.4.43GPP/3GPP2空间信道模型和WINNER100 4.4.5COST2100 多链路MIMO信道模型102 4.4.6WINNER Ⅱ多链路MIMO信道模型103 第5章单链路MIMO信道容量105 5.1引言105 5.1.1信息论的一些概念105 5.1.2系统模型106 5.2确定性MIMO信道的容量107 5.2.1容量和注水算法107 5.2.2容量界和次优的功率分配111 5.3快衰落信道的遍历容量111 5.3.1理想传输信道信息的MIMO容量112 5.3.2部分传输信道信息的MIMO容量113 5.4独立同分布瑞利快衰落信道113 5.4.1理想信道信息113 5.4.2部分传输信道信息115 5.5相关瑞利快衰落信道122 5.5.1相等功率分配的频谱效率122 5.5.2部分传输信道信息126 5.6莱斯快衰落信道129 5.6.1相等功率分配的频谱效率129 5.6.2部分传输信道信息131 5.7中断容量和概率以及在慢衰落信道中分集复用的折中131 5.7.1理想发射信道信息132 5.7.2部分传输信道信息133 5.8独立同分布瑞利慢衰落信道134 5.8.1无限SNR134 5.8.2有限SNR139 5.9相关瑞利和莱斯慢衰落信道140 第6章独立同分布瑞丽平坦衰落信道的空时编码142 6.1空时编码概述 142 6.2系统模型143 6.3基于错误率的设计方法 143 6.3.1快衰落MIMO信道：距离积准则 145 6.3.2慢衰落MIMO信道：秩行列式和秩迹准则 146 6.4基于信息论的设计方法 148 6.4.1快衰落MIMO信道：达到遍历容量 148 6.4.2慢衰落MIMO信道：达到分集复用折中150 6.5空时分组码 154 6.5.1线性STBC的通用架构 155 6.5.2空间复用/VBLAST 160 6.5.3DBLAST 169 6.5.4正交空时分组码 171 6.5.5准正交空时分组码 177 6.5.6线性离散码 179 6.5.7代数空时编码181 6.5.8全局性能比较184 6.6空时格码186 6.6.1空时格码186 6.6.2超正交空时格码192 第7章MIMO接收机设计：检测和信道估计194 7.1回顾：系统模型194 7.2非编码传输MIMO接收机195 7.2.1最优检测195 7.2.2格型重构195 7.2.3线性接收机196 7.2.4判决反馈接收机199 7.2.5格型回退辅助检测199 7.2.6球形译码算法和QRML 检测200 7.2.7排序球形检测205 7.2.8具有确定复杂度的宽度优先搜索检测205 7.2.9半定松弛检测207 7.2.10最慢下降检测208 7.3编码传输系统的MIMO接收机210 7.3.1迭代MIMO接收机210 7.3.2空时编码调制211 7.4MIMO信道估计211 7.4.1信道估计的目的211 7.4.2慢衰信道212 7.4.3快衰信道213 第8章现实MIMO信道的差错概率215 8.1条件成对错误概率方法215 8.1.1退化信道215 8.1.2空间复用示例218 8.2平均成对错误概率方法介绍220 8.3瑞利衰落信道中的平均成对错误概率223 8.3.1高信噪比区域223 8.3.2中等信噪比区域230 8.3.3低信噪比区域234 8.3.4总结与举例235 8.4莱斯衰落信道中的平均成对错误概率237 8.5关于现实信道中空时码设计的看法239 第9章现实MIMO信道上无传输信道知识的空时编码240 9.1信息论激励的设计方法240 9.2信息论激励的慢衰落信道中的码设计242 9.2.1通用码设计准则242 9.2.2MISO信道244 9.2.3并行信道245 9.3错误概率激励的设计方法247 9.3.1设计鲁棒码247 9.3.2退化信道中的平均成对错误概率248 9.3.3灾难码和一般设计准则251 9.4错误概率激励的慢衰落信道中的码设计256 9.4.1满秩码256 9.4.2线性空时分组码256 9.4.3基于设计准则的虚拟信道表示259 9.4.4与信息论关系激励的设计260 9.4.5慢衰落信道中的实践码设计261 9.5错误概率激励的快衰落信道中的码设计268 9.5.1“积意识”灾难码268 9.5.2快衰落信道中的实践码设计269 第10章基于部分传输信道信息的空时编码273 10.1基于信道统计信息的预编码简介276 10.1.1信息论激励的设计方法276 10.1.2错误概率激励的设计方法277 10.2针对正交空时分组码的基于信道统计信息的预编码277 10.2.1Kronecker瑞利衰落信道中的最优预编码278 10.2.2非Kronecker瑞利衰落信道中的最优预编码282 10.2.3莱斯信道中的最优预编码282 10.3非单位错误矩阵的编码中基于信道统计信息的预编码284 10.4针对空间复用的基于信道统计信息的预编码287 10.4.1波束赋形288 10.4.2星座塑形289 10.5量化预编码和天线选择技术简介292 10.6针对主特征模式传输的量化预编码和天线选择293 10.6.1选择准则和码本设计293 10.6.2基于矢量量化的最优码本设计294 10.6.3独立同分布瑞利衰落信道295 10.6.4空间相关瑞利衰落信道299 10.6.5双极化瑞利衰落信道303 10.6.6动态瑞利衰落信道305 10.7针对正交空时分组码的量化预编码和天线选择307 10.7.1选择准则和码本设计307 10.7.2天线子集选择和可实现分集增益308 10.8针对空间复用的量化预编码和天线选择310 10.8.1选择准则和码本设计310 10.8.2解码策略对错误概率的影响311 10.8.3扩展到多模预编码312 10.9信息论激励的量化预编码313 第11章频率选择性信道的空时编码315 11.1单载波与多载波传输315 11.1.1单载波传输315 11.1.2多载波传输：MIMOOFDM316 11.1.3单载波和多载波的统一表达式320 11.2频率选择性信道的信息论分析322 11.2.1容量分析322 11.2.2等功率分配下的互信息323 11.2.3分集复用折中323 11.3平均成对错误概率324 11.4瑞利衰落信道下的单载波传输编码设计原则325 11.4.1整体延时分集325 11.4.2LindskogPaulraj机制327 11.4.3其他构造328 11.5瑞利衰落信道下空频编码MIMOOFDM传输的编码设计原则328 11.5.1分集增益分析328 11.5.2编码增益分析331 11.5.3空间频率线性分组码333 11.5.4循环延时分集335 11.5.5循环预编码338 11.6空间相关频率选择性信道下编码的鲁棒性339 11.6.1退化抽头340 11.6.2空频MIMOOFDM的应用341 11.6.3循环预编码的应用342 第12章多用户MIMO344 12.1系统模型344 12.1.1多址接入信道——上行345 12.1.2广播信道——下行346 12.2多址接入信道（MAC）的容量349 12.2.1固定信道的容量区349 12.2.2快衰落信道的遍历容量区355 12.2.3慢衰落信道的中断容量、中断概率和分集复用折中360 12.3广播信道（BC）的容量364 12.3.1固定信道的容量区365 12.3.2快衰落信道的遍历容量区373 12.3.3慢衰落信道的中断容量、中断概率和分集复用折中375 12.4广播信道多址接入信道的对偶性377 12.4.1SISO信道的对偶性377 12.4.2MIMO信道的对偶性379 12.5多用户分集、资源分配和调度383 12.5.1多用户分集383 12.5.2资源分配、公平和调度386 12.5.3用户分组390 12.6速率和的比例定律392 12.6.1高和低SNR区域392 12.6.2大规模天线阵列394 12.6.3大规模的用户396 12.7上行多用户MIMO398 12.8具有传输信道信息的下行多用户MIMO预编码398 12.8.1匹配波束赋形400 12.8.2迫零波束赋形401 12.8.3块对角化403 12.8.4正则化迫零波束赋形405 12.8.5联合泄露抑制406 12.8.6最大速率和波束赋形408 12.8.7具有目标SINR的波束赋形409 12.8.8TomlinsonHarashima预编码412 12.8.9向量扰动416 12.8.10全局性能比较418 12.9部分传输信道信息的下行多用户MIMO预编码 422 12.9.1伺机波束赋形酉预编码伺机波束赋形422 12.9.2基于反馈的量化预编码424 12.9.3过时反馈预编码435 第13章多小区MIMO438 13.1无线网络的干扰438 13.1.1典型的小区干扰消除439 13.1.2面向多小区协同和协调441 13.2系统模型443 13.2.1干扰信道协调443 13.2.2多址接入和广播信道协同446 13.3网络架构447 13.3.1多小区测量、成簇和传输447 13.3.2分布式和集中式架构448 13.3.3用户中心簇和网络预定义簇449 13.4多小区MIMO信道的容量450 13.4.1SISO信道450 13.4.2大于两用户SISO干扰信道456 13.4.3MIMO干扰信道457 13.4.4多址接入和广播信道458 13.5多小区分集和资源分配459 13.5.1多小区多用户分集460 13.5.2多小区资源分配462 13.6协调功控464 13.6.1大量用户464 13.6.2大量干扰464 13.6.3高和低SNR等级465 13.6.4两小区簇467 13.6.5OFDMA网络468 13.6.6完全分布式功率控制475 13.7协调波束赋形479 13.7.1匹配波束赋形479 13.7.2迫零波束赋形和分块对角化480 13.7.3干扰对齐482 13.7.4联合泄漏抑制488 13.7.5最大化网络累积速率波束赋形488 13.7.6基于分配的目标SNR波束赋形489 13.7.7均衡竞争和协调490 13.7.8伺机波束赋形490 13.8协调、调度、波束赋形和功率控制490 13.8.1MIMOOFDMA 网络490 13.8.2协调的通用架构494 13.9多小区协调编码496 13.10网络MIMO497 第14章LTE、LTEAdvanced和WiMAX中的MIMO技术500 14.1设计目标和主要技术500 14.1.1系统要求500 14.1.2核心技术501 14.2天线和网络部署503 14.