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第1章　绪论 1

1.1 本书目标 1

1.2 无线系统 2

1.3 本书结构 4

第2章　无线信道 7

2.1　无线信道的物理建模 7

2.1.1 自由空间、固定发射天线与接收天线 8

2.1.2 自由空间、运动天线 9

2.1.3　反射墙、固定天线 10

2.1.4　反射墙、运动天线 11

2.1.5　地平面反射 12

2.1.6 由距离和阴影引起的功率衰减 13

2.1.7　运动天线、多个反射体 14

2.2　无线信道的输入／输出模型 14

2.2.1 无线信道的线性时变系统 14

2.2.2　基带等效模型 16

2.2.3 离散时间基带模型 18

2.2.4 加性白噪声 21

2.3　时间相干与频率相干 22

2.3.1 多普勒扩展与相干时间 22

2.3.2 时延扩展与相干带宽 23

2.4　统计信道模型 25

2.4.1　建模基本原理 25

2.4.2　瑞利衰落与莱斯衰落 26

2.4.3　抽头增益自相关函数 27

2.5　文献说明 31

2.6　习题 31

第3章　点对点通信：检测、分集与信道不确定性 36

3.1　瑞利衰落信道中的检测 36

3.1.1　非相干检测 36

3.1.2　相干检测 39

3.1.3　从BPSK到QPSK：自由度研究 41

3.1.4　分集 43

3.2　时间分集 44

3.2.1　重复编码 44

3.2.2　超越重复编码 47

3.3　天线分集 52

3.3.1　接收分集 53

3.3.2　发射分集：空时码 54

3.3.3　MIMO：一个2×2实例 56

3.4　频率分集 61

3.4.1　基本概念 61

3.4.2　具有ISI均衡的单载波 62

3.4.3　直接序列扩频 67

3.4.4　正交频分多路复用 70

3.5　信道不确定性的影响 75

3.5.1 直接序列扩频的非相干检测 76

3.5.2　信道估计 77

3.5.3　其他分集方案 79

3.6　文献说明 81

3.7　习题 81

第4章　蜂窝系统：多址接入与干扰管理 88

4.1　概述 88

4.2　窄带蜂窝系统 90

4.2.1 窄带分配：GSM系统 91

4.2.2　对网络和系统设计的影响 92

4.2.3 对频率复用的影响 93

4.3　宽带系统：CDMA 94

4.3.1　CDMA上行链路 95

4.3.2　CDMA下行链路 105

4.3.3　系统问题 106

4.4　宽带系统：OFDM 107

4.4.1　分配设计原理 108

4.4.2　跳频模式 109

4.4.3　信号特征与接收机设计 110

4.4.4　扇区化 111

4.5　文献说明 112

4.6　习题 113

第5章　无线信道的容量 121

5.1　AWGN信道容量 121

5.1.1 重复编码 122

5.1.2　填充球体 122

5.2　AWGN信道的资源 125

5.2.1　连续时间AWGN信道 125

5.2.2　功率与带宽 126

5.3　线性时不变高斯信道 130

5.3.1　单输入多输出（SIMO）信道 130

5.3.2　多输入单输出（MISO）信道 131

5.3.3　频率选择性信道 131

5.4　衰落信道的容量 136

5.4.1　慢衰落信道 136

5.4.2　接收分集 138

5.4.3　发射分集 140

5.4.4　时间分集与频率分集 143

5.4.5　快衰落信道 146

5.4.6　发射端信息 149

5.4.7　频率选择性衰落信道 156

5.4.8　总结：观点的转变 156

5.5　文献说明 158

5.6　习题 159

第6章　多用户容量与机会通信 167

6.1　上行链路AWGN信道 168

6.1.1　逐行干扰消除获得的容量 168

6.1.2 与传统CDMA的比较 170

6.1.3 与正交多址接入的比较 171

6.1.4 一般K用户上行链路容量 172

6.2　下行链路AWGN信道 173

6.2.1　对称情况：获取容量的两种方案 174

6.2.2　一般情况：叠加编码获取容量 176

6.3　上行链路衰落信道 179

6.3.1　慢衰落信道 179

6.3.2　快衰落信道 180

6.3.3 完整的信道辅助信息 182

6.4　下行链路衰落信道 184

6.4.1　仅利用接收端的信道辅助信息 184

6.4.2　完整信道辅助信息 185

6.5　频率选择性衰落信道 185

6.6　多用户分集 186

6.6.1　多用户分集增益 186

6.6.2 多用户分集与经典分集 188

6.7　多用户分集：系统级问题 189

6.7.1　公平调度与多用户分集 189

6.7.2　信道预测与反馈 193

6.7.3　利用失谐天线实现机会波束成形 194

6.7.4 多小区系统中的多用户分集 199

6.7.5　系统级观点 200

6.8　文献说明 203

6.9　习题 204

第7章　MIMO Ⅰ：空间多路复用与信道建模 213

7.1 确定性MIMO信道的多路复用容量 214

7.1.1　通过奇异值分解分析容量 214

7.1.2　秩与条件数 215

7.2　MIMO信道的物理建模 217

7.2.1　视距SIMO信道 217

7.2.2　视距MISO信道 218

7.2.3　仅存在一条视距路径的天线阵列 219

7.2.4　地理位置上间隔的天线 220

7.2.5　视距路径加一条反射路径 225

7.3　MIMO衰落信道的建模 227

7.3.1　基本方法 227

7.3.2　MIMO多径信道 228

7.3.3　信号的角域表示 229

7.3.4　MIMO信道的角域表示 231

7.3.5　角域统计建模 232

7.3.6　自由度与分集 233

7.3.7　对于天线间隔的依赖性 237

7.3.8　独立同分布瑞利衰落模型 241

7.4　文献说明 243

7.5　习题 243

第8章　MIMOⅡ：容量与多路复用结构 246

8.1 V-BLAST结构 246

8.2　快衰落MIMO信道 247

8.2.1 具有接收端CSI时的容量 247

8.2.2　性能增益 248

8.2.3 完整CSI 255

8.3　接收机结构 257

8.3.1 线性解相关器 257

8.3.2　逐行消除 261

8.3.3　线性MMSE接收机 263

8.3.4　信息论的最优性 268

8.4　慢衰落MIMO信道 270

8.5　D-BLAST：一种中断最优结构 271

8.5.1　V-BLAST结构的次最优性 272

8.5.2　跨发射天线编码：D-BLAST 273

8.5.3　讨论 274

8.6　文献说明 275

8.7　习题 276

第9章　MIMOⅢ：分集—多路复用折中与通用空时码 282

9.1　分集—多路复用折中 283

9.1.1　公式化表示 283

9.1.2　标量瑞利信道 284

9.1.3　并行瑞利信道 287

9.1.4　MISO瑞利信道 288

9.1.5　2×2MIMO瑞利信道 289

9.1.6　nt×nrMIMO独立同分布瑞利信道 291

9.2　最优分集—多路复用折中的通用编码设计 294

9.2.1 QAM对于标量信道是近似通用的 294

9.2.2　并行信道的通用编码设计 295

9.2.3　MISO信道的通用编码设计 300

9.2.4 MIMO信道的通用编码设计 303

9.3　文献说明 307

9.4　习题 307

第10章　MIMOⅣ：多用户通信 313

10.1　采用多副接收天线的上行链路 313

10.1.1 空分多址接入 313

10.1.2　SDMA容量区域 315

10.1.3 系统问题 317

10.1.4 慢衰落 319

10.1.5　快衰落 322

10.1.6　再谈多用户分集 323

10.2　MIMO上行链路 326

10.2.1 采用多副发射天线的SDMA 326

10.2.2　系统问题 328

10.2.3　快衰落 329

10.3　采用多副发射天线的下行链路 330

10.3.1 下行链路的自由度 331

10.3.2　上行链路-下行链路的对偶性与发射波束成形 332

10.3.3　发射机已知干扰的预编码 335

10.3.4　下行链路预编码 344

10.3.5　快衰落 346

10.4　MIMO下行链路 348

10.5　蜂窝网络中的多副天线：系统级观点 350

10.5.1　小区间干扰管理 351

10.5.2 采用多副接收天线的上行链路 352

10.5.3　MIMO上行链路 354

10.5.4 采用多副接收天线的下行链路 354

10.5.5　采用多副发射天线的下行链路 354

10.6　文献说明 356

10.7　习题 356

附录A　加性高斯噪声环境下的检测与估计 366

附录B　信息论基本原理 380

参考文献 402

索引 410