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第1章 绪论 1

1.1 地基无线通信系统概述 2

1.1.1 第一代移动通信系统 2

1.1.2 第二代移动通信系统 3

1.1.3 第三代移动通信系统 3

1.1.4 第四代移动通信系统 4

1.1.5 第五代移动通信系统 5

1.2 空基协同传输系统概述 7

1.3 天基协同传输系统概述 12

1.3.1 天基协同传输系统的现状及发展趋势 12

1.3.2 天基协同传输系统的基本原理 15

1.4 本章小结 16

参考文献 16

第2章 多天线信号与系统概述 21

2.1 空间信号组合与检测基础 22

2.1.1 空间信号组合 22

2.1.2 接收信号检测 30

2.2 阵列天线方向图综合技术 39

2.2.1 阵列天线排列方式 39

2.2.2 阵列天线自由度 44

2.2.3 阵列天线方向图综合 45

2.3 MIMO系统概述 47

2.3.1 分集技术 48

2.3.2 SIMO系统 49

2.3.3 MISO系统 53

2.3.4 MIMO系统 56

2.4 MIMO传统检测技术 60

2.4.1 系统模型 60

2.4.2 未编码MIMO信号检测 61

2.4.3 仿真结果 68

2.5 本章小结 68

参考文献 69

第3章 自适应天线阵列理论与技术 71

3.1 自适应天线阵列的基本原理 72

3.2 最佳滤波准则 75

3.2.1 最小均方误差准则 75

3.2.2 最大信干噪比准则 76

3.2.3 最大似然准则 77

3.2.4 最小方差准则 78

3.3 自适应波束成形算法 80

3.3.1 最小均方算法 81

3.3.2 采用矩阵求逆法 85

3.3.3 递归最小二乘法 86

3.3.4 共轭梯度算法 89

3.3.5 恒模算法 90

3.4 波达方向估计 93

3.4.1 传统谱估计方法 94

3.4.2 最大熵谱估计 94

3.4.3 多重信号分类算法 95

3.4.4 旋转不变子空间算法 98

3.4.5 最大似然算法 100

3.4.6 子空间拟合算法 103

3.5 自适应天线阵列校正 105

3.5.1 无线馈入参考信号法 106

3.5.2 注入信号法 109

3.5.3 盲信号校正法 110

3.6 自适应天线系统硬件构架 112

3.6.1 射频前端模块 113

3.6.2 数据信号处理模块 114

3.6.3 并行数字波束成形 115

3.7 本章小结 116

参考文献 116

第4章 MIMO多天线理论与技术 119

4.1 MIMO信道模型 120

4.2 MIMO信道容量 123

4.2.1 确定性信道的容量 124

4.2.2 随机MIMO信道的容量 128

4.2.3 平均功率分配的MIMO信道容量比较 129

4.3 MIMO空时编码技术 133

4.3.1 空时编码及编码准则 134

4.3.2 空时格形码 137

4.3.3 空时分组码 139

4.3.4 分层空时码 143

4.3.5 其他的空时编码 144

4.4 MIMO波束成形技术 145

4.4.1 单用户波束成形技术 146

4.4.2 多用户波束成形技术 148

4.5 MIMO多天线技术 155

4.5.1 多天线单元的互耦 156

4.5.2 空域相关系数 157

4.5.3 空域相关性与MIMO信道 160

4.5.4 MIMO多天线去耦 163

4.5.5 MIMO多天线选择 169

4.6 大规模MIMO技术 171

4.6.1 大规模MIMO系统应用前景 172

4.6.2 大尺寸下信道的硬化 173

4.6.3 大规模MIMO面临的技术挑战 175

4.7 本章小结 178

参考文献 179

第5章 空间多维信号接收与迭代处理 183

5.1 基于格基理论的MIMO检测技术 184

5.1.1 格基数学基础 184

5.1.2 基于格基规约的MIMO检测 186

5.1.3 仿真结果 197

5.2 迭代检测译码基本原理及最优MAP检测 198

5.2.1 BICM-ID系统 198

5.2.2 MIMO迭代接收机—最优MAP检测 201

5.3 基于随机采样的检测译码技术 203

5.3.1 系统模型 203

5.3.2 基于LR的采样列表生成方法 203

5.3.3 复杂度分析 211

5.3.4 仿真结果 213

5.4 基于比特滤波的检测译码技术 215

5.4.1 基于 LR的IDD与比特级组合和列表生成 216

5.4.2 复杂度分析 219

5.4.3 仿真结果 220

5.5 本章小结 225

参考文献 225

第6章 地基协同传输系统 229

6.1 地基传输系统概述 230

6.1.1 地基无线通信系统发展历程 230

6.1.2 地基无线通信系统特点 235

6.2 地基无线通信系统多维联合资源管理 236

6.2.1 基于双层认知环路的无线资源管理模型 236

6.2.2 智能无线资源管理模型 242

6.2.3 面向服务的无线资源管理实现架构 246

6.2.4 MIMO-OFDM系统无线资源调度 247

6.3 多用户协作传输方法 248

6.3.1 正交波束成形技术 249

6.3.2 多用户中继系统的波束成形技术 253

6.3.3 多用户选择策略 255

6.4 多小区协同传输与抗干扰方法 265

6.4.1 多小区协同传输 265

6.4.2 多小区干扰系统几何建模 267

6.4.3 多小区系统抗干扰技术 268

6.4.4 多小区系统协同干扰抑制 270

6.5 大规模MIMO系统 274

6.5.1 大规模MIMO基本概念回顾 274

6.5.2 单用户大规模MIMO 276

6.5.3 多用户大规模MIMO 278

6.5.4 多小区大规模MIMO 282

6.6 本章小结 283

参考文献 284

第7章 空基协同传输系统 289

7.1 空基传输技术概述 290

7.1.1 高空平台通信系统简介 290

7.1.2 Project Loon简介 294

7.2 基于阵列的空基传输系统 295

7.2.1 天线波束的数学模型 296

7.2.2 预测同信道干扰的高效算法 299

7.2.3 121小区结构的结果 302

7.2.4 结论 304

7.3 空基波束赋形技术 304

7.3.1 二维空间插值波束赋形器 305

7.3.2 二维空间插值滤波器设计示例 309

7.4 高空平台小区规划 311

7.4.1 高空平台的覆盖和小区划分 312

7.4.2 结论 316

7.5 高空平台传输机制 317

7.5.1 相关技术介绍 317

7.5.2 系统和信道模型 318

7.5.3 基于奇异向量的训练方法 319

7.5.4 基于导向向量的训练方法 320

7.5.5 性能评估 322

7.5.6 结论 324

7.6 本章小结 325

参考文献 326

第8章 天基协同传输系统 331

8.1 天基传输技术概述 332

8.2 星群协同多波束传输技术 334

8.3 星群协同MIMO系统建模 335

8.3.1 单天线星群 335

8.3.2 阵列天线星群 337

8.4 星群协同MIMO系统容量 338

8.4.1 容量推导 339

8.4.2 单天线星群容量 340

8.4.3 阵列天线星群容量 344

8.5 星群协同MIMO系统容量影响因素分析 350

8.5.1 单天线星群 351

8.5.2 阵列天线星群 356

8.6 本章小结 362

参考文献 363

结束语 367

通用符号表 369

中英文对照表 371

名词索引 377