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第1章 绪论1

1.1 地基无线通信系统概述2

1.1.1 第一代移动通信系统2

1.1.2 第二代移动通信系统3

1.1.3 第三代移动通信系统3

1.1.4 第四代移动通信系统4

1.1.5 第五代移动通信系统5

1.2 空基协同传输系统概述7

1.3 天基协同传输系统概述12

1.3.1 天基协同传输系统的现状及发展趋势12

1.3.2 天基协同传输系统的基本原理15

1.4 本章小结16

参考文献16

第2章 多天线信号与系统概述21

2.1 空间信号组合与检测基础22

2.1.1 空间信号组合22

2.1.2 接收信号检测30

2.2 阵列天线方向图综合技术39

2.2.1 阵列天线排列方式39

2.2.2 阵列天线自由度44

2.2.3 阵列天线方向图综合45

2.3 MIMO系统概述47

2.3.1 分集技术48

2.3.2 SIMO系统49

2.3.3 MISO系统53

2.3.4 MIMO系统56

2.4 MIMO传统检测技术60

2.4.1 系统模型60

2.4.2 未编码MIMO信号检测61

2.4.3 仿真结果68

2.5 本章小结68

参考文献69

第3章 自适应天线阵列理论与技术71

3.1 自适应天线阵列的基本原理72

3.2 最佳滤波准则75

3.2.1 最小均方误差准则75

3.2.2 最大信干噪比准则76

3.2.3 最大似然准则77

3.2.4 最小方差准则78

3.3 自适应波束成形算法80

3.3.1 最小均方算法81

3.3.2 采用矩阵求逆法85

3.3.3 递归最小二乘法86

3.3.4 共轭梯度算法89

3.3.5 恒模算法90

3.4 波达方向估计93

3.4.1 传统谱估计方法94

3.4.2 最大熵谱估计94

3.4.3 多重信号分类算法95

3.4.4 旋转不变子空间算法98

3.4.5 最大似然算法100

3.4.6 子空间拟合算法103

3.5 自适应天线阵列校正105

3.5.1 无线馈入参考信号法106

3.5.2 注入信号法109

3.5.3 盲信号校正法110

3.6 自适应天线系统硬件构架112

3.6.1 射频前端模块113

3.6.2 数据信号处理模块114

3.6.3 并行数字波束成形115

3.7 本章小结116

参考文献116

第4章 MIMO多天线理论与技术119

4.1 MIMO信道模型120

4.2 MIMO信道容量123

4.2.1 确定性信道的容量124

4.2.2 随机MIMO信道的容量128

4.2.3 平均功率分配的MIMO信道容量比较129

4.3 MIMO空时编码技术133

4.3.1 空时编码及编码准则134

4.3.2 空时格形码137

4.3.3 空时分组码139

4.3.4 分层空时码143

4.3.5 其他的空时编码144

4.4 MIMO波束成形技术145

4.4.1 单用户波束成形技术146

4.4.2 多用户波束成形技术148

4.5 MIMO多天线技术155

4.5.1 多天线单元的互耦156

4.5.2 空域相关系数157

4.5.3 空域相关性与MIMO信道160

4.5.4 MIMO多天线去耦163

4.5.5 MIMO多天线选择169

4.6 大规模MIMO技术171

4.6.1 大规模MIMO系统应用前景172

4.6.2 大尺寸下信道的硬化173

4.6.3 大规模MIMO面临的技术挑战175

4.7 本章小结178

参考文献179

第5章 空间多维信号接收与迭代处理183

5.1 基于格基理论的MIMO检测技术184

5.1.1 格基数学基础184

5.1.2 基于格基规约的MIMO检测186

5.1.3 仿真结果197

5.2 迭代检测译码基本原理及最优MAP检测198

5.2.1 BICM-ID系统198

5.2.2 MIMO迭代接收机—最优MAP检测201

5.3 基于随机采样的检测译码技术203

5.3.1 系统模型203

5.3.2 基于LR的采样列表生成方法203

5.3.3 复杂度分析211

5.3.4 仿真结果213

5.4 基于比特滤波的检测译码技术215

5.4.1 基于 LR的IDD与比特级组合和列表生成216

5.4.2 复杂度分析219

5.4.3 仿真结果220

5.5 本章小结225

参考文献225

第6章 地基协同传输系统229

6.1 地基传输系统概述230

6.1.1 地基无线通信系统发展历程230

6.1.2 地基无线通信系统特点235

6.2 地基无线通信系统多维联合资源管理236

6.2.1 基于双层认知环路的无线资源管理模型236

6.2.2 智能无线资源管理模型242

6.2.3 面向服务的无线资源管理实现架构246

6.2.4 MIMO-OFDM系统无线资源调度247

6.3 多用户协作传输方法248

6.3.1 正交波束成形技术249

6.3.2 多用户中继系统的波束成形技术253

6.3.3 多用户选择策略255

6.4 多小区协同传输与抗干扰方法265

6.4.1 多小区协同传输265

6.4.2 多小区干扰系统几何建模267

6.4.3 多小区系统抗干扰技术268

6.4.4 多小区系统协同干扰抑制270

6.5 大规模MIMO系统274

6.5.1 大规模MIMO基本概念回顾274

6.5.2 单用户大规模MIMO276

6.5.3 多用户大规模MIMO278

6.5.4 多小区大规模MIMO282

6.6 本章小结283

参考文献284

第7章 空基协同传输系统289

7.1 空基传输技术概述290

7.1.1 高空平台通信系统简介290

7.1.2 Project Loon简介294

7.2 基于阵列的空基传输系统295

7.2.1 天线波束的数学模型296

7.2.2 预测同信道干扰的高效算法299

7.2.3 121小区结构的结果302

7.2.4 结论304

7.3 空基波束赋形技术304

7.3.1 二维空间插值波束赋形器305

7.3.2 二维空间插值滤波器设计示例309

7.4 高空平台小区规划311

7.4.1 高空平台的覆盖和小区划分312

7.4.2 结论316

7.5 高空平台传输机制317

7.5.1 相关技术介绍317

7.5.2 系统和信道模型318

7.5.3 基于奇异向量的训练方法319

7.5.4 基于导向向量的训练方法320

7.5.5 性能评估322

7.5.6 结论324

7.6 本章小结325

参考文献326

第8章 天基协同传输系统331

8.1 天基传输技术概述332

8.2 星群协同多波束传输技术334

8.3 星群协同MIMO系统建模335

8.3.1 单天线星群335

8.3.2 阵列天线星群337

8.4 星群协同MIMO系统容量338

8.4.1 容量推导339

8.4.2 单天线星群容量340

8.4.3 阵列天线星群容量344

8.5 星群协同MIMO系统容量影响因素分析350

8.5.1 单天线星群351

8.5.2 阵列天线星群356

8.6 本章小结362

参考文献363

结束语367

通用符号表369

中英文对照表371

名词索引377