MIMO技术原理及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 MIMO系统的提出 1

1.2 MIMO系统的特征及研究进展 2

1.2.1 MIMO系统的主要特征 2

1.2.2 已取得的进展 3

1.3 存在的问题 4

参考文献 5

第2章 MIMO信道建模 6

2.1 无线信道建模的必要性 6

2.1.1 大尺度衰落及其典型模型 6

2.1.2 小尺度衰落及其典型模型 8

2.1.3 信道的一阶和二阶统计量 10

2.2 MIMO信道建模的研究现状 11

2.2.1 MIMO信道建模的必要性 11

2.2.2 从SISO信道到MIMO信道的演变 11

2.2.3 MIMO信道建模方法的分类 13

2.2.4 MIMO信道典型模型 14

2.3 MIMO信道建模两个实例研究 19

2.3.1 MIMO无线信道参数 19

2.3.2 MIMO信道的空间相关性 21

2.3.3 基于Kronecker的MIMO信道模型 25

2.3.4 单环及改进型单环MIMO信道模型 33

参考文献 51

第3章 衰落信道的容量 53

3.1 高斯信道下的信道容量 53

3.2 平坦衰落信道的容量 53

3.2.1 信道与系统模型 53

3.2.2 接收机知道信道状态信息，发射机知道信道分布 54

3.2.3 发射机与接收机均已知信道状态信息 55

3.2.4 分集接收机的容量 58

3.2.5 相关Nakagami信道分集接收机的容量 60

3.3 频率选择性衰落信道的容量 61

3.3.1 时不变频率选择信道 61

3.3.2 时变频率选择信道 63

参考文献 64

第4章 MIMO信道的容量 65

4.1 独立衰落下单用户MIMO系统的容量 65

4.2 信道系数固定时的MIMO系统容量 67

4.2.1 循环对称复高斯随机向量 67

4.2.2 通过互信息推导MIMO系统的容量 67

4.2.3 通过信道矩阵的奇异值推导MIMO系统的容量 69

4.3 信道系数随机变化时的MIMO系统容量 71

4.3.1 容量的定义 71

4.3.2 MIMO系统的各态历经容量 72

4.4 MIMO系统的容量实例及仿真分析 74

4.4.1 单输入单输出（SISO）系统的容量 74

4.4.2 SIMO系统的容量 74

4.4.3 MISO系统的容量 76

4.4.4 两种典型的MIMO系统容量 78

4.5 相关衰落下单用户MIMO系统容量 78

4.5.1 接收机能准确估计信道，发射机不能估计信道 79

4.5.2 接收机和发射机均不能估计信道 84

4.5.3 频率选择性衰落相关信道下MIMO-OFDM系统容量 86

4.6 多用户MIMO系统容量分析 91

4.6.1 MIMO_MAC系统 92

4.6.2 MIMO_BC系统 92

4.6.3 MIMO_MAC和MIMO_BC的对偶性 94

4.6.4 迭代注水算法 95

4.7 基于训练序列估计的MIMO系统容量 97

4.7.1 基于训练序列信道估计的MIMO系统模型 97

4.7.2 基于训练序列的信道估计值的推导证明 100

4.7.3 等效的系统模型 102

4.7.4 基于训练序列估计的信道容量 103

参考文献 108

第5章 分集技术 111

5.1 分集类型 111

5.2 分集增益与编码增益 111

5.3 接收分集系统模型 112

5.4 发射分集 115

5.4.1 发射机不知信道状态：MISO 115

5.4.2 发射机已知信道状态：MISO 116

5.4.3 发射机已知信道状态：MIMO 117

5.5 矩分析方法在分集技术中的运用 118

参考文献 120

第6章 空时编码技术 121

6.1 空时编码技术基础 121

6.1.1 空时编码模型 121

6.1.2 空时编码的性能分析 122

6.2 空时编码设计准则 128

6.2.1 慢衰落瑞利信道的编码设计准则 128

6.2.2 快衰落瑞利信道的编码设计准则 129

6.3 空时编码的性能指标 129

6.4 空时编码的成对差错概率的准确估算 130

6.5 空时格形码性能分析 131

6.5.1 空时格形码的编码方案 131

6.5.2 空时格形码的译码方案 133

6.5.3 空时格形码的性能分析 133

6.6 基于正交设计的空时分组码 134

6.6.1 Alamouti发射分集方案 134

6.6.2 空时分组编码的正交设计 139

6.6.3 准正交空时编码的基本原理和设计准则 146

6.7 基于星座旋转的满分集的准正交空时编码 150

6.7.1 满分集的准正交空时编码设计 151

6.7.2 满分集的准正交空时编码的性能指标 153

6.8 酉空时编码器 154

6.8.1 酉空时信号的构建 154

6.8.2 酉空时码的性能 159

6.9 差分空时码 159

6.9.1 单天线系统中的差分空时码 159

6.9.2 MIMO系统中的差分空时码 160

参考文献 161

第7章 MIMO系统检测算法 163

7.1 单小区情况单用户MIMO系统模型 163

7.2 最大似然检测 163

7.3 线性检测算法 165

7.3.1 基于迫零准则 165

7.3.2 基于MMSE准则 166

7.3.3 串行干扰抵消算法 166

7.4 非线性检测算法 167

7.4.1 QR分解算法 167

7.4.2 MMSE意义上的SQRD 172

7.5 结合格缩减技术的检测 173

7.5.1 基本原理 174

7.5.2 格缩减技术 174

7.5.3 格缩减辅助的检测算法 176

7.5.4 格缩减辅助的线性检测 176

7.5.5 格缩减辅助的BLAST非线性检测 177

7.6 球形译码算法（SDA） 178

7.6.1 FP算法 178

7.6.2 VB算法 179

7.6.3 SE-VB算法 179

7.6.4 自动球形译码算法 180

7.6.5 各种改进版本的k-best SDA 181

7.7 QRM算法 183

7.8 半定松弛算法 183

7.8.1 关于松弛的基本概念 183

7.8.2 半定松弛最大似然检测 184

7.9 分枝定界算法 187

7.10 堆栈算法 188

7.11 智能检测算法 189

7.11.1 禁忌搜索检测 189

7.11.2 粒子群优化 190

7.12 蒙特卡罗统计等算法 190

参考文献 190

第8章 MIMO中继信道 195

8.1 协同通信 195

8.1.1 协同MIMO技术 195

8.1.2 协同中继传输 196

8.1.3 用户协同传输 196

8.1.4 协同通信技术特征 197

8.2 加性高斯信道协同无线信道容量 197

8.2.1 三节点中继信道模型 198

8.2.2 半双工协同中继方法 200

8.2.3 半双工解码前向中继 202

8.2.4 半双工放大前向中继 203

8.2.5 半双工选择性中继 205

8.2.6 半双工增量中继 206

8.3 多节点高斯协同中继信道 207

8.4 衰落信道MIMO协同中继系统容量 209

8.4.1 传统MIMO信道容量 209

8.4.2 MIMO协同中继系统容量 209

8.5 协同中继系统的功率分配 216

8.5.1 中继链路系统模型 217

8.5.2 中断概率相等功率分配策略 220

8.5.3 DF中继链路功率分配策略 220

8.5.4 AF中继链路功率分配策略 225

8.5.5 仿真分析 227

8.5.6 MIMO协同中继系统的功率分配 230

8.5.7 仿真分析 235

8.6 协同功率分配 235

8.6.1 三节点两跳中继网络 235

8.6.2 多节点两跳中继网络 240

参考文献 245

第9章 MIMO-OFDM系统 247

9.1 OFDM系统基本概念 247

9.2 OFDM的系统结构框图 248

9.2.1 OFDM主要功能模块 248

9.2.2 串并变换 249

9.2.3 子载波调制 250

9.2.4 DFT的实现 251

9.2.5 保护间隔和循环前缀 251

9.2.6 OFDM系统的缺点 253

9.3 基于IEEE 802.16的WiMAX系统 254

9.3.1 IEEE 802.16无线接入标准 254

9.3.2 WiMAX论坛 255

9.3.3 物理层关键技术 255

9.3.4 IEEE 802.16物理层简单介绍 256

9.3.5 IEEE 802.16e的网络结构 257

9.4 IEEE 802.11无线局域网标准 258

9.5 LTE系统简介 260

参考文献 262

第10章 MIMO天线设计 263

10.1 概述 263

10.2 MIMO多天线与传统天线设计的比较 263

10.3 MIMO天线设计基础 264

10.3.1 MIMO天线单元设计要求 264

10.3.2 设计思想 264

10.4 天线设计准则 266

10.5 MIMO移动台天线设计 267

10.6 MIMO基站天线设计案例 269

10.7 多模式天线在MIMO系统中的应用 270

10.7.1 同轴波导馈电的双锥天线 270

10.7.2 自补偿阿基米德四臂螺旋天线 272

参考文献 272