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MIMO无线网络手册

7.5

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作  者: 克拉克斯  奥思特杰斯  
译  者: 许方敏  
出 版 社: 机械工业出版社
书  号: 978-7-111-50932-5
页  数: 612 页
出版日期: 2015-11-15
定  价: ¥168 元
MIMO无线网络手册简介
译者序
原书前言
作者简介
缩略语
运算符号表
第1章多天线通信介绍1
1 1天线阵列处理概述1
1 2多天线系统的空时无线信道 2
1 2 1离散时域表示 2
1 2 2路损和阴影3
1 2 3衰落4
1 2 4MIMO信道4
1 3在无线系统中利用多天线5
1 3 1分集技术5
1 3 2复用能力7
1 3 3干扰管理8
1 4单输入多输出系统8
1 4 1选择合并实现接收分集8
1 4 2增益合并实现接收分集9
1 4 3混合选择/增益合并实现接收分集12
1 5多输入单输出系统12
1 5 1多波束天线切换13
1 5 2匹配波束赋形实现发射分集13
1 5 3零陷和最优波束赋形14
1 5 4空时编码实现发射分集14
1 5 5间接发射分集15
1 6多输入多输出系统16
1 6 1具有完全发射信道信息的MIMO16
1 6 2无发射信道信息的MIMO18
1 6 3具有部分发射信道信息的MIMO21
1 7多链路MIMO网络:从多用户到多小区MIMO22
1 8商用无线系统中的MIMO技术22
第2章从多维传输到多链路MIMO信道24
2 1方向性信道建模25
2 1 1双方向性信道冲激响应25
2 1 2多维相关函数和平稳性29
2 1 3信道衰落统计量和K因子30
2 1 4多普勒谱和相干时间31
2 1 5功率延迟和方向谱33
2 1 6双方向性信道的互相关特性35
2 2MIMO信道矩阵35
2 2 1推导MIMO信道矩阵35
2 2 2天线和传播的联系:引入导向向量36
2 2 3有限散射体时的MIMO信道表示37
2 3MIMO信道矩阵的统计特性37
2 3 1空间相关37
2 3 2奇异值和特征值40
2 3 3Frobenius范数41
2 4多链路MIMO传播41
2 5天线阵列对MIMO信道的影响42
2 5 1理想与实际的天线阵列42
2 5 2互耦合43
2 5 3双极化天线46
2 6MIMO信道建模47
2 6 1分析表示与实际模型47
2 6 2离散MIMO信道建模:重温抽样理论47
第3章系统设计中MIMO信道的分析表示49
3 1基于传播的MIMO度量50
3 1 1模型和相关矩阵的比较50
3 1 2多径丰富程度特征的度量51
3 1 3测量MIMO信道的非平稳性53
3 1 4测量多链路MIMO信道之间的距离56
3 2窄带相关MIMO信道的单链路分析表示58
3 2 1瑞利衰落信道58
3 2 2莱斯衰落信道60
3 2 3双瑞利衰落小孔信道60
3 2 4相关瑞利动态信道61
3 3双极化信道63
3 3 1建模去极化的天线和散射63
3 3 2双极化瑞利衰落信道65
3 3 3双极化莱斯衰落信道70
3 4MIMO信道可分离的表示70
3 4 1克罗内克模型70
3 4 2虚信道的表示72
3 4 3特征波束模型74
3 4 4可分离表示方法的精度76
3 5频率选择性MIMO信道82
3 6MIMO信道的多链路分析表示83
第4章性能评估中使用的实际MIMO信道模型85
4 1电磁波模型85
4 1 1基于射线的确定性模型85
4 1 2多极化信道86
4 2基于几何的随机模型86
4 2 1单环模型87
4 2 2双环模型89
4 2 3混合椭圆环模型89
4 2 4椭圆和圆形模型91
4 2 5基于几何的模型扩展到双极化信道91
4 2 6基于几何的信道模型的克罗内克可分离性93
4 3经验信道模型95
4 3 1扩展SalehValenzuela模型95
4 3 2SUI信道模型96
4 3 3多链路场景中的阴影相关模型97
4 4标准化中的MIMO信道模型98
4 4 1IEEE802 11 TGn模型98
4 4 2IEEE802 16/WiMAX模型98
4 4 3COST259/273方向信道模型99
4 4 43GPP/3GPP2空间信道模型和WINNER100
4 4 5COST2100 多链路MIMO信道模型102
4 4 6WINNER Ⅱ多链路MIMO信道模型103
第5章单链路MIMO信道容量105
5 1引言105
5 1 1信息论的一些概念105
5 1 2系统模型106
5 2确定性MIMO信道的容量107
5 2 1容量和注水算法107
5 2 2容量界和次优的功率分配111
5 3快衰落信道的遍历容量111
5 3 1理想传输信道信息的MIMO容量112
5 3 2部分传输信道信息的MIMO容量113
5 4独立同分布瑞利快衰落信道113
5 4 1理想信道信息113
5 4 2部分传输信道信息115
5 5相关瑞利快衰落信道122
5 5 1相等功率分配的频谱效率122
5 5 2部分传输信道信息126
5 6莱斯快衰落信道129
5 6 1相等功率分配的频谱效率129
5 6 2部分传输信道信息131
5 7中断容量和概率以及在慢衰落信道中分集复用的折中131
5 7 1理想发射信道信息132
5 7 2部分传输信道信息133
5 8独立同分布瑞利慢衰落信道134
5 8 1无限SNR134
5 8 2有限SNR139
5 9相关瑞利和莱斯慢衰落信道140
第6章独立同分布瑞丽平坦衰落信道的空时编码142
6 1空时编码概述 142
6 2系统模型143
6 3基于错误率的设计方法 143
6 3 1快衰落MIMO信道:距离积准则 145
6 3 2慢衰落MIMO信道:秩行列式和秩迹准则 146
6 4基于信息论的设计方法 148
6 4 1快衰落MIMO信道:达到遍历容量 148
6 4 2慢衰落MIMO信道:达到分集复用折中150
6 5空时分组码 154
6 5 1线性STBC的通用架构 155
6 5 2空间复用/VBLAST 160
6 5 3DBLAST 169
6 5 4正交空时分组码 171
6 5 5准正交空时分组码 177
6 5 6线性离散码 179
6 5 7代数空时编码181
6 5 8全局性能比较184
6 6空时格码186
6 6 1空时格码186
6 6 2超正交空时格码192
第7章MIMO接收机设计:检测和信道估计194
7 1回顾:系统模型194
7 2非编码传输MIMO接收机195
7 2 1最优检测195
7 2 2格型重构195
7 2 3线性接收机196
7 2 4判决反馈接收机199
7 2 5格型回退辅助检测199
7 2 6球形译码算法和QRML 检测200
7 2 7排序球形检测205
7 2 8具有确定复杂度的宽度优先搜索检测205
7 2 9半定松弛检测207
7 2 10最慢下降检测208
7 3编码传输系统的MIMO接收机210
7 3 1迭代MIMO接收机210
7 3 2空时编码调制211
7 4MIMO信道估计211
7 4 1信道估计的目的211
7 4 2慢衰信道212
7 4 3快衰信道213
第8章现实MIMO信道的差错概率215
8 1条件成对错误概率方法215
8 1 1退化信道215
8 1 2空间复用示例218
8 2平均成对错误概率方法介绍220
8 3瑞利衰落信道中的平均成对错误概率223
8 3 1高信噪比区域223
8 3 2中等信噪比区域230
8 3 3低信噪比区域234
8 3 4总结与举例235
8 4莱斯衰落信道中的平均成对错误概率237
8 5关于现实信道中空时码设计的看法239
第9章现实MIMO信道上无传输信道知识的空时编码240
9 1信息论激励的设计方法240
9 2信息论激励的慢衰落信道中的码设计242
9 2 1通用码设计准则242
9 2 2MISO信道244
9 2 3并行信道245
9 3错误概率激励的设计方法247
9 3 1设计鲁棒码247
9 3 2退化信道中的平均成对错误概率248
9 3 3灾难码和一般设计准则251
9 4错误概率激励的慢衰落信道中的码设计256
9 4 1满秩码256
9 4 2线性空时分组码256
9 4 3基于设计准则的虚拟信道表示259
9 4 4与信息论关系激励的设计260
9 4 5慢衰落信道中的实践码设计261
9 5错误概率激励的快衰落信道中的码设计268
9 5 1“积意识”灾难码268
9 5 2快衰落信道中的实践码设计269
第10章基于部分传输信道信息的空时编码273
10 1基于信道统计信息的预编码简介276
10 1 1信息论激励的设计方法276
10 1 2错误概率激励的设计方法277
10 2针对正交空时分组码的基于信道统计信息的预编码277
10 2 1Kronecker瑞利衰落信道中的最优预编码278
10 2 2非Kronecker瑞利衰落信道中的最优预编码282
10 2 3莱斯信道中的最优预编码282
10 3非单位错误矩阵的编码中基于信道统计信息的预编码284
10 4针对空间复用的基于信道统计信息的预编码287
10 4 1波束赋形288
10 4 2星座塑形289
10 5量化预编码和天线选择技术简介292
10 6针对主特征模式传输的量化预编码和天线选择293
10 6 1选择准则和码本设计293
10 6 2基于矢量量化的最优码本设计294
10 6 3独立同分布瑞利衰落信道295
10 6 4空间相关瑞利衰落信道299
10 6 5双极化瑞利衰落信道303
10 6 6动态瑞利衰落信道305
10 7针对正交空时分组码的量化预编码和天线选择307
10 7 1选择准则和码本设计307
10 7 2天线子集选择和可实现分集增益308
10 8针对空间复用的量化预编码和天线选择310
10 8 1选择准则和码本设计310
10 8 2解码策略对错误概率的影响311
10 8 3扩展到多模预编码312
10 9信息论激励的量化预编码313
第11章频率选择性信道的空时编码315
11 1单载波与多载波传输315
11 1 1单载波传输315
11 1 2多载波传输:MIMOOFDM316
11 1 3单载波和多载波的统一表达式320
11 2频率选择性信道的信息论分析322
11 2 1容量分析322
11 2 2等功率分配下的互信息323
11 2 3分集复用折中323
11 3平均成对错误概率324
11 4瑞利衰落信道下的单载波传输编码设计原则325
11 4 1整体延时分集325
11 4 2LindskogPaulraj机制327
11 4 3其他构造328
11 5瑞利衰落信道下空频编码MIMOOFDM传输的编码设计原则328
11 5 1分集增益分析328
11 5 2编码增益分析331
11 5 3空间频率线性分组码333
11 5 4循环延时分集335
11 5 5循环预编码338
11 6空间相关频率选择性信道下编码的鲁棒性339
11 6 1退化抽头340
11 6 2空频MIMOOFDM的应用341
11 6 3循环预编码的应用342
第12章多用户MIMO344
12 1系统模型344
12 1 1多址接入信道——上行345
12 1 2广播信道——下行346
12 2多址接入信道(MAC)的容量349
12 2 1固定信道的容量区349
12 2 2快衰落信道的遍历容量区355
12 2 3慢衰落信道的中断容量、中断概率和分集复用折中360
12 3广播信道(BC)的容量364
12 3 1固定信道的容量区365
12 3 2快衰落信道的遍历容量区373
12 3 3慢衰落信道的中断容量、中断概率和分集复用折中375
12 4广播信道多址接入信道的对偶性377
12 4 1SISO信道的对偶性377
12 4 2MIMO信道的对偶性379
12 5多用户分集、资源分配和调度383
12 5 1多用户分集383
12 5 2资源分配、公平和调度386
12 5 3用户分组390
12 6速率和的比例定律392
12 6 1高和低SNR区域392
12 6 2大规模天线阵列394
12 6 3大规模的用户396
12 7上行多用户MIMO398
12 8具有传输信道信息的下行多用户MIMO预编码398
12 8 1匹配波束赋形400
12 8 2迫零波束赋形401
12 8 3块对角化403
12 8 4正则化迫零波束赋形405
12 8 5联合泄露抑制406
12 8 6最大速率和波束赋形408
12 8 7具有目标SINR的波束赋形409
12 8 8TomlinsonHarashima预编码412
12 8 9向量扰动416
12 8 10全局性能比较418
12 9部分传输信道信息的下行多用户MIMO预编码 422
12 9 1伺机波束赋形酉预编码伺机波束赋形422
12 9 2基于反馈的量化预编码424
12 9 3过时反馈预编码435
第13章多小区MIMO438
13 1无线网络的干扰438
13 1 1典型的小区干扰消除439
13 1 2面向多小区协同和协调441
13 2系统模型443
13 2 1干扰信道协调443
13 2 2多址接入和广播信道协同446
13 3网络架构447
13 3 1多小区测量、成簇和传输447
13 3 2分布式和集中式架构448
13 3 3用户中心簇和网络预定义簇449
13 4多小区MIMO信道的容量450
13 4 1SISO信道450
13 4 2大于两用户SISO干扰信道456
13 4 3MIMO干扰信道457
13 4 4多址接入和广播信道458
13 5多小区分集和资源分配459
13 5 1多小区多用户分集460
13 5 2多小区资源分配462
13 6协调功控464
13 6 1大量用户464
13 6 2大量干扰464
13 6 3高和低SNR等级465
13 6 4两小区簇467
13 6 5OFDMA网络468
13 6 6完全分布式功率控制475
13 7协调波束赋形479
13 7 1匹配波束赋形479
13 7 2迫零波束赋形和分块对角化480
13 7 3干扰对齐482
13 7 4联合泄漏抑制488
13 7 5最大化网络累积速率波束赋形488
13 7 6基于分配的目标SNR波束赋形489
13 7 7均衡竞争和协调490
13 7 8伺机波束赋形490
13 8协调、调度、波束赋形和功率控制490
13 8 1MIMOOFDMA 网络490
13 8 2协调的通用架构494
13 9多小区协调编码496
13 10网络MIMO497
第14章LTE、LTEAdvanced和WiMAX中的MIMO技术500
14 1设计目标和主要技术500
14 1 1系统要求500
14 1 2核心技术501
14 2天线和网络部署503
14 2 1优先排序的多天线设置503
14 2 2部署场景505
14 2 3回程506
14 3参考信号507
14 3 1专用和公共参考信号对比507
14 3 2下行设计508
14 3 3上行设计510
14 4单用户MIMO510
14 4 1MIMO编码510
14 4 2开环和闭环MIMO512
14 4 3开环空间复用:空时/频编码512
14 4 4开环空间复用:循环预编码514
14 4 5上行SUMIMO514
14 5多用户MIMO515
14 5 1基于码本和非码本的预编码515
14 5 2MUMIMO维度516
14 5 3MUMIMO的透传性517
ⅩⅦⅩⅧ14 5 4SU/MUMIMO 动态切换517
14 5 5开环MUMIMO518
14 5 6上行MUMIMO519
14 6多小区MIMO519
14 6 1传统干扰消除519
14 6 2半静态ICIC519
14 6 3增强ICIC520
14 6 4多点协同(CoMP)522
14 7信道状态信息(CSI)反馈525
14 7 1反馈类型525
14 7 2反馈机制527
14 7 3量化反馈和码本设计528
14 7 4上行导频532
14 7 5多小区MIMO下的CSI反馈532
14 8超越LTEA:大规模多小区和大规模多天线网络533
第15章MIMOOFDMA系统级评估535
15 1单用户MIMO535
15 1 1天线部署和配置536
15 1 2信道估计误差537
15 1 3反馈类型538
15 1 4反馈精度538
15 2多用户MIMO540
15 2 1天线部署与配置540
15 2 2规模541
15 2 3信道估计误差542
15 2 4接收滤波器542
15 2 5发送滤波器和反馈类型544
15 2 6反馈精度545
15 2 7损耗的累积影响549
15 2 8单用户/多用户MIMO动态切换549
15 2 9多用户分集551
15 3同构网络中撒用户和小区分簇551
15 3 1站内与站间分簇551
15 3 2用户为中心与网络预定义分簇551
15 3 3受益于CoMP的用户群552
15 3 4反馈开销552
15 4同构网络中的协调调度和波束赋形554
15 4 1天线部署555
15 4 2迭代次数556
15 4 3协调调度与协调波束赋形557
15 4 4链路自适应和CQI计算557
15 5异构网络中的协同调度和功率控制557
15 5 1家庭基站558
15 5 2下行死区问题559
15 5 3静态二元开关功率控制561
15 5 4动态二元开关功率控制563
15 5 5动态和静态二元开关功率控制对比565
15 5 6微微小区和分布式天线系统565
15 6结束语565
附录567
附录A有用的数学和矩阵特性567
附录B复高斯随机变量和矩阵569
B 1一些有用的概率分布569
B 2威沙特矩阵的特征值570
B 2 1威沙特矩阵特征值的行列式和乘积570
B 2 2排序特征值的分布571
B 2 3非排序特征值的分布571
附录C天线耦合模型572
C 1关于阻抗参数的最小散射体572
C 1 1电路表达572
C 1 2辐射图573
C 2关于导纳参数的最小散射体575
附录D推导平均成对错误概率577
D 1联合空时相关莱斯衰落信道578
D 2空间相关莱斯慢衰落信道579
D 3联合空时相关莱斯分组衰落信道580
D 4独立同分布瑞利慢衰落和快衰落信道581
参考文献
缩略语

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