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第1章 时变信道的基本原理 1

1.1 引言 1

1.2 时变信道的物理性质 2

1.2.1 波形传播 2

1.2.2 多径传播和时间色散 2

1.2.3 多普勒效应和频率色散 3

1.2.4 路径损耗和衰落 5

1.2.5 空间特征 5

1.3 确定性的描述 5

1.3.1 时延—多普勒域—扩展函数 6

1.3.2 延迟尺度域—延迟尺度扩展函数 7

1.3.3 时频域—时变传递函数 8

1.3.4 延时域—时变脉冲响应 9

1.3.5 扩展到多天线系统 10

1.4 随机描述 11

1.4.1 WSSUS信道 11

1.4.2 扩展到多天线系统 16

1.4.3 非WSSUS信道 19

1.5 欠扩展信道 23

1.5.1 色散—欠扩展性质 24

1.5.2 相关—欠扩展性质 25

1.5.3 近似特征值关系 26

1.5.4 时频采样 29

1.5.5 近似Karhunen-Loeve变换扩展 30

1.6 精简信道模型 33

1.6.1 基扩展模型 33

1.6.2 精简WSSUS模型 36

1.6.3 非WSSUS简化模型 38

1.7 测量 39

1.7.1 扩频信道探测 39

1.7.2 多载波信道探测 43

1.7.3 扩展到多天线系统 45

1.7.4 二阶统计量测量 45

1.8 结论 49

参考文献 49

第2章 欠扩展WSSUS信道的信息理论 54

2.1 系统模型的作用 54

2.1.1 真实模型 54

2.1.2 文献纵览 55

2.1.3 解决工程问题的容量限 56

2.2 一个离散系统模型 57

2.2.1 信道模型 57

2.2.2 连续时间I/O关系的离散化 59

2.3 大带宽体制：对角化I/O关系 68

2.3.1 功率限制 68

2.3.2 非相干容量的定义 69

2.3.3 相干容量上限 69

2.3.4 CH（τ，ν）中明显上边界容量 70

2.3.5 容量下限 72

2.3.6 数值举例 74

2.3.7 扩展到多天线场景 76

2.3.8 数值举例 78

2.4 大带宽体制下：有干扰时的I/O关系 80

2.4.1 容量下边界 81

2.4.2 数值举例 86

2.5 高SNR体制 87

2.5.1 容量下边界 88

2.5.2 数值举例 89

2.6 结论 92

参考文献 93

第3章 快衰落信道下的代数编码 96

3.1 引言 96

3.1.1 衰落信道模型 96

3.1.2 系统模型 97

3.2 基于乘积距离的编码设计 98

3.2.1 信号空间分集和乘积距离 98

3.2.2 格型星座 100

3.3 格型 100

3.3.1 定义一 100

3.3.2 子格型和等效格型 102

3.4 代数数论 103

3.4.1 代数域 104

3.4.2 整基和规范嵌套 106

3.5 代数格型 108

3.6 理想格型 111

3.7 高乘积距离的代数旋转 112

3.7.1 Zn理想格型 112

3.7.2 旋转Zn-格型码 113

3.7.3 基于Golden数的简单二维旋转 113

3.7.4 割圆构造 114

3.8 球形译码 117

3.8.1 球形译码算法 118

3.8.2 衰落下的球形译码器 122

3.9 旋转星座的性能 122

3.10 结论 124

参考文献 124

第4章 时变信道估计——分块方法 125

4.1 引言 125

4.2 系统和信道模型 126

4.2.1 系统模型 126

4.2.2 BEM信道模型 128

4.3 基于单块的信道估计 129

4.3.1 引言 129

4.3.2 信道估计数据模型 130

4.3.3 信道估计 134

4.3.4 信道辨识 137

4.3.5 仿真结果 141

4.4 基于多块的信道估计 146

4.4.1 引言 146

4.4.2 多块OFDM系统的数据模型和BEM 147

4.4.3 基于多块信道识别 148

4.4.4 仿真结果 150

4.5 扩展到MIMO系统中 152

4.5.1 引言 152

4.5.2 单载波系统 152

4.5.3 OFDM系统 153

4.6 自适应信道估计 154

4.7 结论 156

参考文献 156

第5章 时变信道下导频设计和最佳传输 160

5.1 引言 160

5.2 导频设计：一个框架 161

5.2.1 导频辅助传输建模 161

5.2.2 收发信机结构 162

5.2.3 性能准则 163

5.3 单载波系统中的最佳TDM导频插入图案 164

5.3.1 信道模型 164

5.3.2 周期性TDM导频放置 165

5.3.3 接收机结构 166

5.3.4 最佳准则 167

5.3.5 最佳TDM导频放置 168

5.3.6 文献注释 171

5.4 另一种导频插入策略——叠加训练序列 172

5.4.1 基于叠加训练序列的卡尔曼追踪 173

5.4.2 叠加训练与TDM方法的性能比较 174

5.4.3 文献注释 177

5.5 资源配置：训练符号数和功率分配优化 177

5.5.1 截断速率分析 177

5.5.2 文献注释 181

5.6 MIMO信道中的导频设计 181

5.7 宽带系统中的导频设计 182

5.7.1 OFDMA系统 182

5.7.2 CDMA系统 183

5.7.3 超宽带 183

5.8 结论 184

附录 184

5.A TDM训练序列方式下的卡尔曼滤波 184

5.B 命题5.1的证明 184

5.C 引理5.1的证明 186

5.D 定理5.1的证明 187

参考文献 188

第6章 时变信道均衡 192

6.1 简介 192

6.2 系统模型 194

6.2.1 基本假设 194

6.2.2 有效信道矩阵Q的结构 195

6.3 相干均衡 199

6.3.1 相干均衡准则 199

6.3.2 相干均衡方法 201

6.3.3 时频集中调制解调的相干均衡 208

6.3.4 单载波调制/解调的相干均衡 211

6.4 非相干均衡 212

6.4.1 非相干系统模型 212

6.4.2 非相干均衡准则 214

6.4.3 非相干均衡工具 216

6.4.4 单载波调制/解调的非相干均衡 221

6.4.5 非相干均衡用于时频集中调制/解调 223

6.5 结论 223

附录 224

6.A 后验LLR表达推导式（6.36） 224

6.B 非相干MLSD表达式（6.73）的推导 224

6.C EM递归式（6.91）解释 225

6.D 非相干均衡的信息EM（B）算法 225

参考文献 226

第7章 时变信道下的OFDM系统 232

7.1 正交频分复用系统 232

7.1.1 系统模型 233

7.1.2 快时变信道的影响 237

7.1.3 MIMO-OFDM 242

7.2 ICI抑制技术 243

7.2.1 线性均衡 244

7.2.2 非线性均衡 250

7.2.3 发射机预处理 255

7.2.4 扩展至MIMO-OFDM 259

7.3 时变信道估计 260

7.3.1 LTV信道的基扩展模型 260

7.3.2 基于训练的信道估计 262

7.3.3 迭代信道估计和Turbo均衡 265

7.3.4 信道估计对BER性能的影响 266

7.3.5 MIMO-OFDM系统的信道估计 266

7.4 结束语 267

7.4.1 系统和应用方面 268

7.4.2 未解决的问题 269

参考文献 269

第8章 时变信道下多用户MIMO接收机处理 276

8.1 引言 276

8.2 多用户MIMO系统 277

8.3 复杂度降低方式 279

8.3.1 MAP检测的迭代近似 279

8.3.2 时变信道的降秩模型 281

8.3.3 Krylov子空间方法 282

8.3.4 球形解码 286

8.4 迭代多用户MIMO时变信道估计 289

8.4.1 信号模型 289

8.4.2 降秩LMMSE信道估计器 290

8.4.3 基于Slepian和Fourier比较 290

8.4.4 降秩LMMSE信道估计的Krylov逼近 291

8.5 线性联合天线多用户检测 292

8.5.1 码片空间的多用户检测 292

8.5.2 用户空间内的多用户检测 293

8.6 非线性检测 294

8.6.1 利用降秩信道模型 294

8.6.2 球形软解码 296

8.6.3 计算复杂度 298

8.7 仿真结果 299

8.7.1 误码率比较 300

8.7.2 计算复杂度对比 302

8.8 结论 303

附录 303

参考文献 305

第9章 宽带时变信道的时间尺度和色散处理 308

9.1 引言 308

9.1.1 宽带信道特征须知 308

9.1.2 宽带弥散信道特性的例子 310

9.1.3 本章内容 312

9.2 窄带信道特性 312

9.2.1 窄带扩展功能 312

9.2.2 离散信道特性和有限近似 313

9.3 宽带延迟一尺度信道特性 314

9.3.1 窄带和宽带条件 314

9.3.2 宽带传播函数 315

9.3.3 离散延迟尺度信道特性 316

9.3.4 有限的近似 317

9.3.5 多径尺度分集 318

9.3.6 时间尺度rake接收机 319

9.4 宽带色散信道特性 322

9.4.1 色散时频结构 322

9.4.2 分散传播功能和统一的扭曲关系 322

9.4.3 物理限制的离散色散信道 323

9.4.4 通用时频rake接收机 325

9.5 水下无线通信信道 325

9.5.1 浅水环境模型 325

9.5.2 浅水环境的时频特征 327

9.5.3 时—频模式分离 327

9.5.4 色散分集接收机设计 329

9.5.5 浅水通信的数值仿真 331

9.6 应用实例 333

9.7 结论 336

参考文献 337