书籍介绍
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MIMO无线网络手册 |
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| 作 者： 克拉克斯 奥思特杰斯 | ||
| 译 者： 许方敏 | ||
| 出 版 社： 机械工业出版社 | ||
| 书 号： 978-7-111-50932-5 | ||
| 页 数： 612 页 | ||
| 出版日期： 2015-11-15 | ||
| 定 价： ￥168 元 | ||
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MIMO无线网络手册简介
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 2 1优先排序的多天线设置503 14 2 2部署场景505 14 2 3回程506 14 3参考信号507 14 3 1专用和公共参考信号对比507 14 3 2下行设计508 14 3 3上行设计510 14 4单用户MIMO510 14 4 1MIMO编码510 14 4 2开环和闭环MIMO512 14 4 3开环空间复用：空时/频编码512 14 4 4开环空间复用：循环预编码514 14 4 5上行SUMIMO514 14 5多用户MIMO515 14 5 1基于码本和非码本的预编码515 14 5 2MUMIMO维度516 14 5 3MUMIMO的透传性517 ⅩⅦⅩⅧ14 5 4SU/MUMIMO 动态切换517 14 5 5开环MUMIMO518 14 5 6上行MUMIMO519 14 6多小区MIMO519 14 6 1传统干扰消除519 14 6 2半静态ICIC519 14 6 3增强ICIC520 14 6 4多点协同（CoMP）522 14 7信道状态信息（CSI）反馈525 14 7 1反馈类型525 14 7 2反馈机制527 14 7 3量化反馈和码本设计528 14 7 4上行导频532 14 7 5多小区MIMO下的CSI反馈532 14 8超越LTEA：大规模多小区和大规模多天线网络533 第15章MIMOOFDMA系统级评估535 15 1单用户MIMO535 15 1 1天线部署和配置536 15 1 2信道估计误差537 15 1 3反馈类型538 15 1 4反馈精度538 15 2多用户MIMO540 15 2 1天线部署与配置540 15 2 2规模541 15 2 3信道估计误差542 15 2 4接收滤波器542 15 2 5发送滤波器和反馈类型544 15 2 6反馈精度545 15 2 7损耗的累积影响549 15 2 8单用户/多用户MIMO动态切换549 15 2 9多用户分集551 15 3同构网络中撒用户和小区分簇551 15 3 1站内与站间分簇551 15 3 2用户为中心与网络预定义分簇551 15 3 3受益于CoMP的用户群552 15 3 4反馈开销552 15 4同构网络中的协调调度和波束赋形554 15 4 1天线部署555 15 4 2迭代次数556 15 4 3协调调度与协调波束赋形557 15 4 4链路自适应和CQI计算557 15 5异构网络中的协同调度和功率控制557 15 5 1家庭基站558 15 5 2下行死区问题559 15 5 3静态二元开关功率控制561 15 5 4动态二元开关功率控制563 15 5 5动态和静态二元开关功率控制对比565 15 5 6微微小区和分布式天线系统565 15 6结束语565 附录567 附录A有用的数学和矩阵特性567 附录B复高斯随机变量和矩阵569 B 1一些有用的概率分布569 B 2威沙特矩阵的特征值570 B 2 1威沙特矩阵特征值的行列式和乘积570 B 2 2排序特征值的分布571 B 2 3非排序特征值的分布571 附录C天线耦合模型572 C 1关于阻抗参数的最小散射体572 C 1 1电路表达572 C 1 2辐射图573 C 2关于导纳参数的最小散射体575 附录D推导平均成对错误概率577 D 1联合空时相关莱斯衰落信道578 D 2空间相关莱斯慢衰落信道579 D 3联合空时相关莱斯分组衰落信道580 D 4独立同分布瑞利慢衰落和快衰落信道581 参考文献 缩略语 | ||