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第一部分 背景和MIMO系统第1章 引言 3

1.1 无线信道 3

1.1.1　加性高斯白噪声 3

1.1.2　大尺度传播效应 4

1.1.3　小尺度传播效应 4

1.1.4　功率时延谱 5

1.1.5　均匀散射环境模型 11

1.1.6　其他信道系数模型 16

1.2　通过信道容量描述性能 17

1.3　正交频分复用 19

1.4　无线信道的分集 22

1.4.1 时间分集 24

1.4.2　频率分集 25

1.4.3　MIMO系统 25

1.5　协作分集 31

1.6　参考的文献说明 32

第2章　空时分集和编码 33

2.1　系统模型和性能准则 33

2.2　空时编码 36

2.2.1　循环酉编码 36

2.2.2　正交设计的ST码 38

2.2.3　对角代数ST码 45

2.3　本章小结和参考的文献说明 46

习题 47

第3章　空时频分集与空时频编码 50

3.1　空频分集和编码 50

3.1.1　MIMO-OFDM系统模型 50

3.1.2　满分集空频码的映射设计方法 54

3.1.3　满速率满分集空频码的设计 63

3.2　空时频分集和编码 77

3.2.1 空时频编码的MIMO-OFDM系统模型 77

3.2.2　性能准则与最大可得分集 78

3.2.3　满分集空时频码设计方法 81

3.3　本章小结和参考的文献说明 89

习题 90

第二部分 协作通信 95

第4章　中继信道及协议 95

4.1　协作通信 95

4.2　协作协议 96

4.2.1　固定协作策略 97

4.2.2　自适应协作策略 105

4.3　分级协作 108

4.3.1　网络模型 108

4.3.2　分级协作协议描述 109

4.3.3　协议分析 113

4.3.4　线性容量度量 115

4.4　本章小结和参考的文献说明 116

习题 117

第5章　单中继协作通信 119

5.1　系统模型 119

5.2　DF协议的误符号率分析 121

5.2.1　闭式SER分析 121

5.2.2　SER上界及渐进近似 124

5.2.3　最优功率分配 127

5.2.4　一些特殊场景 130

5.2.5　仿真举例 131

5.3　AF协议的SER分析 132

5.3.1　利用MGF方法的SER分析 133

5.3.2　调和平均值的简单MGF表达 134

5.3.3　渐进紧的近似解 136

5.3.4　最优功率分配 139

5.3.5　仿真举例 140

5.4　DF与AF协作增益的比较 141

5.5　中继通信中的调制变换 145

5.6　本章小结和参考的文献说明 148

习题 149

第6章　多节点协作通信 151

6.1 多节点译码转发协议 151

6.1.1　系统模型和协议描述 151

6.1.2　精确SER性能分析 153

6.1.3　SER近似 156

6.1.4　最优功率分配 162

6.2　多节点放大转发协议 168

6.2.1　放大转发源信息 168

6.2.2　基于MRC的放大转发中继 172

6.2.3　中断分析和最优功率分配 175

6.3　本章小结和参考的文献说明 182

习题 182

第7章　分布式空时码和分布式空频码 185

7.1　分布式空时码（DSTC） 185

7.1.1　译码转发协议下的分布式空时码（DSTC） 186

7.1.2　放大转发协议下的分布式空时码 190

7.1.3　对抗同步误差的分布式空时码 194

7.2　分布式空频码（DSFC） 201

7.2.1　译码转发协议下的分布式空频码 201

7.2.2　放大转发协议下的分布式空频码 208

7.2.3　码字设计和注释 214

7.3　本章小结和参考的文献说明 215

附录 216

习题 217

第8章 中继选择：何时参与协作和与谁协作 220

8.1　动机及中继选择协议 220

8.1.1　传统的协作场景 220

8.1.2　中继选择准则 221

8.1.3　单中继的译码转发协议 222

8.2　性能分析 223

8.2.1　平均带宽效率分析 223

8.2.2　误符号率（SER）分析及其上界 224

8.3　多中继场景 229

8.3.1　带宽效率 230

8.3.2　SER分析及其上界 232

8.4　最优功率分配 234

8.5　本章小结和参考的文献说明 238

习题 239

第9章　协作通信中的差分调制 242

9.1　差分调制 242

9.2　译码转发协作通信的差分调制方案（DiffDF） 243

9.2.1 单中继DiffDF 243

9.2.2 多中继DiffDF 265

9.3 放大转发协作通信的差分调制方案（DiffAF） 276

9.3.1 单中继DiffAF 277

9.3.2 多中继DiffAF 284

9.4　本章小结和参考的文献说明 295

习题 297

第10章　协作传感器网络中的能量效率 299

10.1　系统模型 299

10.2　性能分析与最优功率分配 301

10.2.1　直接传输 301

10.2.2　协作传输 302

10.3　多中继场景 304

10.4　实验结果 306

10.4.1　数值例子 307

10.5　本章小结和参考的文献说明 311

习题 311

第三部分 协作网络 315

第11章　协作认知多址接入 315

11.1　系统模型 316

11.2　协作认知多址接入（CCMA）协议 318

11.2.1　单帧CCMA协议 318

11.2.2　多帧CCMA协议 319

11.3　稳定性分析 319

11.3.1 CCMA-S协议稳定性分析 320

11.3.2 CCMA-M的稳定性分析 328

11.3.3　现有的协作协议稳定性分析 332

11.3.4　数值仿真 335

11.4　吞吐量区域 337

11.5　时延分析 338

11.5.1 CCMA-S的时延性能 338

11.5.2 CCMA-Me的时延性能 339

11.5.3　时延性能的例子 340

11.6　本章小结和参考的文献说明 341

习题 342

第12章　内容感知的协作多址接入 344

12.1　系统模型 344

12.1.1　语音源模型 344

12.1.2　网络模型 346

12.1.3　信道模型 347

12.2　具有竞争意识的协作多址协议 347

12.3　动态模型 348

12.3.1　状态转移概率 350

12.4　性能分析 351

12.4.1　网络吞吐量 351

12.4.2　多址接入延迟 352

12.4.3　丢包率 354

12.4.4　主观话音质量 357

12.5　竞争-协作访问的折中 358

12.6　本章小结和参考的文献说明 360

习题 361

第13章　分布式的协作路由 362

13.1 网络模型和发射节点 363

13.1.1　网络模型 363

13.1.2　直接的和协作的传输模式 364

13.2　链路分析 364

13.3　基于协作的路由算法 366

13.3.1　性能分析：规则直线型网络 368

13.3.2　性能分析：规则网格网络 369

13.4　仿真例子 371

13.5　本章小结和参考的文献说明 375

习题 376

第14章　联合信源-信道编码的协作 378

14.1　联合信源-信道编码的比特速率分配 378

14.2　采用用户协作的联合信源信道编码 379

14.3　源-信道-协作折中问题 381

14.4　信源编／解码 382

14.4.1　实际的信源编／解码 383

14.5　信道编／解码器 385

14.6　信源-信道-协作性能的分析 386

14.6.1 放大转发协作 387

14.6.2　解码转发协作 393

14.6.3 非协作情况 394

14.7 D-SNR特性的验证 397

14.8　信源-信道-协作折中的效果 398

14.9　本章小结和参考的文献说明 402

习题 403

第15章 失真指数的渐近性能 405

15.1　信源-信道分集的系统设置 405

15.2　多跳信道 408

15.2.1　多跳放大转发协议 409

15.2.2　多跳译码转发协议 415

15.3 中继信道 418

15.3.1　放大转发协议 419

15.3.2　译码转发中继信道 428

15.4　讨论 429

15.5　本章小结和参考的文献说明 431

习题 431

第16章　基于协作的覆盖增强技术 433

16.1　系统模型 433

16.2 中继分配协议与分析 435

16.2.1　直接传输 435

16.2.2　协作传输的条件中断概率 436

16.2.3　最优中继位置 437

16.3 中继分配算法 438

16.3.1　最近邻节点分配协议 439

16.3.2　固定中继策略 440

16.3.3　下界：Genie-aided算法 442

16.4　数值仿真结果 443

16.5　本章小结和参考的文献说明 446

习题 446

第17章　宽带协作通信 448

17.1　系统模型 448

17.2　协作协议及中继分配方案 449

17.3　性能分析 451

17.3.1　中断概率 451

17.4　性能下界 454

17.5　最佳中继位置 455

17.6　本章小结和参考的文献说明 456

习题 457

第18章　通过协作方式的网络寿命最大化 459

18.1　概述 459

18.2　系统模型 460

18.2.1　非协作无线网络 460

18.2.2　协作解码转发协议 461

18.3　通过使用协作节点使寿命最大化 463

18.3.1　问题表述 463

18.3.2　两节点无线网络的解析解 464

18.3.3　多节点无线网络 468

18.4　配置中继以提升设备寿命 470

18.5　仿真举例 473

18.6　本章小结和参考的文献说明 477

习题 477

参考文献 479