協(xié)同無線通信原理與應(yīng)用

前言

　　未來無線通信系統(tǒng)將朝寬帶化、異構(gòu)化、自組織化、移動化、全IP化及個性化等方向發(fā)展。為了滿足下一代寬帶移動通信標(biāo)準(zhǔn)(IMT-Advanced)的高傳輸速率和高頻帶時寬覆蓋范圍的需求，業(yè)界將協(xié)同通信技術(shù)視為未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵特征之一。協(xié)同通信在目前的無線通信系統(tǒng)中有多種應(yīng)用，包括協(xié)同MIMO、多用戶協(xié)同等?？紤]到移動終端只配置1到2根天線，為了保證天線數(shù)受限的終端用戶也能獲得MIMO增益，提出了協(xié)同MIMO的概念。這是一種通過虛擬天線陣列使得用戶能夠獲得空間分集的協(xié)作技術(shù)，目的是獲得協(xié)同分集增益。

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)深入地介紹了無線協(xié)同通信的歷史背景、理論基礎(chǔ)、基本原理、通信機制、關(guān)鍵算法、實際應(yīng)用以及未來發(fā)展趨勢等。具體內(nèi)容包括協(xié)同通信理論的提出和發(fā)展背景、研究現(xiàn)狀、協(xié)同通信相關(guān)的信息理論基礎(chǔ)、協(xié)同通信信息容量、協(xié)同信道編碼和協(xié)同空時編碼、協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼、MIMO協(xié)同分集復(fù)用自適應(yīng)、協(xié)同多天線、協(xié)同中繼分集復(fù)用自適應(yīng)、多用戶協(xié)同、協(xié)同資源分配、協(xié)同功率分配、協(xié)同中繼選擇、基于協(xié)同的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合、異構(gòu)協(xié)同基本原理和關(guān)鍵理論等。　　本書可供從事下一代寬帶移動通信研究的專業(yè)技術(shù)人員、管理人員，特別是從事協(xié)同通信理論研究和算法設(shè)計人員作為專業(yè)書籍使用。本書也可以供學(xué)習(xí)協(xié)同通信理論的大專院校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考，作為協(xié)同通信理論的教材和學(xué)習(xí)參考書使用。

書籍目錄

前言第1章 下一代寬帶移動通信系統(tǒng)先進理論1.1 無線Mesh組網(wǎng)技術(shù)1.1.1 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層設(shè)計1.1.2 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)干擾分析和容量模型1.1.3 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由和調(diào)度機制1.1.4 多接口多信道無線Mesh網(wǎng)絡(luò)1.2 認知無線電1.2.1 無線傳輸場景分析1.2.2 信道的狀態(tài)估計及容量預(yù)測1.2.3 自適應(yīng)頻譜資源分配技術(shù)和頻譜管理1.3 泛在無線網(wǎng)絡(luò)1.3.1 泛在無線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和融合1.3.2 泛在無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)1.4 協(xié)同通信1.4.1 協(xié)同理論發(fā)展概述1.4.2 同構(gòu)協(xié)同通信理論1.4.3 異構(gòu)協(xié)同通信理論參考文獻第2章 協(xié)同信息理論基礎(chǔ)2.1 信息熵2.1.1 信息熵的定義2.1.2 信息熵的數(shù)學(xué)性質(zhì)2.1.3 聯(lián)合熵與條件熵2.1.4 互信息2.1.5 連續(xù)隨機變量的熵和互信息2.2 信道與信道容量2.2.1 信道的定義2.2.2 離散無記憶信道容量2.2.3 高斯信道容量2.2.4 加性噪聲信道容量2.3 網(wǎng)絡(luò)信息論2.3.1 最大流-最小割定理2.3.2 高斯多接入信道2.3.3 高斯廣播信道參考文獻第3章 協(xié)同無線信道容量3.1 三節(jié)點中繼信道模型3.1.1 全雙工可退化三節(jié)點協(xié)同中繼信道3.1.2 半雙工協(xié)同中繼方法3.1.3 半雙工解碼一轉(zhuǎn)發(fā)中繼3.1.4 半雙工放大一轉(zhuǎn)發(fā)中繼3.1.5 半雙工選擇性中繼3.1.6 半雙工增加性中繼3.2 多節(jié)點高斯協(xié)同中繼信道3.2.1 典型多中繼節(jié)點高斯協(xié)同信道容量3.2.2 多天線中繼節(jié)點高斯協(xié)同信道容量3.3 異構(gòu)多節(jié)點高斯協(xié)同中繼信道參考文獻第4章 協(xié)同分布式空時編碼4.1 協(xié)同編碼分集技術(shù)4.1.1 基本原理4.1.2 協(xié)同編碼的性能分析4.2 協(xié)同嵌入式空時編碼4.2.1 應(yīng)用DSTC的協(xié)同系統(tǒng)模型4.2.2 GDESTC編碼設(shè)計4.2.3 GDESTC接收機算法4.3 協(xié)同分布式卷積編碼4.3.1 卷積編碼原理4.3.2 協(xié)同卷積編碼方案4.3.3 協(xié)同卷積編碼理論分析4.3.4 協(xié)同卷積編碼性能分析4.4 協(xié)同分布式Turbo編碼4.4.1 Turbo編碼原理4.4.2 協(xié)同分布式Turbo編碼原理4.4.3 DCTc的資源分配成功率理論分析4.5 協(xié)同分布式LDPC編碼4.5.1 LDPC的編碼基本原理4.5.2 協(xié)同的LDPC4.5.3 仿真結(jié)果參考文獻第5章 協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼5.1 網(wǎng)絡(luò)編碼的歷史發(fā)展5.1.1 網(wǎng)絡(luò)編碼研究概述5.1.2 網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)缺點5.1.3 網(wǎng)絡(luò)編碼的研究現(xiàn)狀5.1.4 網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用5.2 網(wǎng)絡(luò)編碼基本原理5.2.1 網(wǎng)絡(luò)編碼理論基礎(chǔ)知識5.2.2 網(wǎng)絡(luò)編碼模型5.2.3 網(wǎng)絡(luò)編碼處理過程5.3 線性網(wǎng)絡(luò)編碼5.3.1 線性網(wǎng)絡(luò)編碼的基本概念5.3.2 線性網(wǎng)絡(luò)編碼的代數(shù)構(gòu)架5.3.3 線性網(wǎng)絡(luò)編碼的實現(xiàn)5.3.4 線性網(wǎng)絡(luò)編碼在無線組播網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用5.4 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼5.4.1 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的簡單舉例說明5.4.2 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的調(diào)制解調(diào)映射原則5.4.3 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼在常規(guī)線性網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用5.4.4 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的資源分配5.4.5 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的問題5.5 協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼5.5.1 單向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼5.5.2 雙向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)編碼5.6 適合網(wǎng)絡(luò)編碼的路由和調(diào)度機制5.6.1 適合網(wǎng)絡(luò)編碼的路由機制5.6.2 適合網(wǎng)絡(luò)編碼的調(diào)度機制參考文獻-第6章 MIMO技術(shù)協(xié)同分集復(fù)用理論6.1 預(yù)備知識6.1.1 分集度與復(fù)用度6.1.2 多天線系統(tǒng)的容量公式6.1.3 歸一化的數(shù)據(jù)速率6.2 MIMO信道理論模型6.3 分集復(fù)用最佳協(xié)同性能6.3.1 中斷概率分析6.3.2 d(r)的上下邊界6.3.3 最佳協(xié)同性能6.4 協(xié)同分集復(fù)用應(yīng)用6.4.1 正交設(shè)計6.4.2 V-BLAST應(yīng)用6.4.3 D-BLAST應(yīng)用參考文獻第7章 協(xié)同多天線技術(shù)7.1 虛擬天線陣技術(shù)背景7.1.1 技術(shù)背景7.1.2 相關(guān)系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)7.2 虛擬天線陣技術(shù)原理7.2.1 系統(tǒng)模型7.2.2 MIMO系統(tǒng)容量7.2.3 正交MIMO系統(tǒng)容量7.2.4 近似的MIMO系統(tǒng)容量參考文獻第8章 協(xié)同中繼分集復(fù)用自適應(yīng)8.1 預(yù)備知識8.1.1 基本概念8.1.2 基本結(jié)論8.1.3 信道模型8.2 配置多天線的單中繼分集復(fù)用8.2.1 全雙工模式8.2.2 半雙工模式8.3 配置多天線的多中繼分集復(fù)用8.3.1 信道模型8.3.2 單天線節(jié)點8.3.3 多天線節(jié)點8.4 虛擬MIMO信道與MIMO信道的性能比較8.4.1 單源終節(jié)點對+雙中繼節(jié)點模型8.4.2 雙源和雙目的節(jié)點模型參考文獻第9章 多用戶協(xié)同通信9.1 多用戶協(xié)同分集原理9.1.1 多用戶協(xié)同分集系統(tǒng)模型9.1.2 多用戶協(xié)同可達速率域9.1.3 多用戶協(xié)同鏈路中斷概率9.1.4 多用戶協(xié)同小區(qū)覆蓋9.1.5 多用戶協(xié)同分集的應(yīng)用與研究9.2 無信道瞬時反饋信息下的多用戶協(xié)同分集9.2.1 協(xié)同策略9.2.2 系統(tǒng)吞吐量9.3 協(xié)作多用戶分集路由9.3.1 基礎(chǔ)架構(gòu)型多跳網(wǎng)絡(luò)中多用戶協(xié)同分集路由9.3.2 CIMDR協(xié)議9.3.3 多用戶協(xié)同的激勵制度9.3.4 性能比較與結(jié)論9.4 多用戶伺機協(xié)同9.4.1 多用戶伺機協(xié)同系統(tǒng)模型9.4.2 多用戶伺機協(xié)同協(xié)議9.4.3 穩(wěn)定域分析參考文獻第10章 協(xié)同無線資源分配10.1 協(xié)同MIMO通信10.2 遍歷信道無線資源分配10.2.1 遍歷信道容量10.2.2 不考慮無線資源復(fù)用的情況10.2.3 考慮無線資源復(fù)用的情況10.3 非遍歷信道資源分配10.3.1 非遍歷信道容量10.3.2 不考慮無線資源復(fù)用的情況10.3.3 考慮無線資源復(fù)用的情況10.4 頻率選擇性信道資源分配10.4.1 頻率選擇性信道10.4.2 基于OFDMA系統(tǒng)的頻選信道資源分配10.4.3 性能分析參考文獻第11章 協(xié)同功率分配11.1 三節(jié)點兩跳中繼網(wǎng)絡(luò)11.1.1 系統(tǒng)模型11.1.2 功率分配11.2 多節(jié)點兩跳中繼網(wǎng)絡(luò)11.2.1 系統(tǒng)模型11.2.2 功率分配11.3 新協(xié)議下的中繼功率分配11.3.1 系統(tǒng)模型11.3.2 理論分析11.3.3 性能評估參考文獻第12章 協(xié)同中繼選擇12.1 基于中斷概率的協(xié)同中繼選擇12.1.1 采用窮盡式查找法得到中繼集合S12.1.2 選擇集合D(S)作為協(xié)同中繼集合12.1.3 選擇集合D(S)中到終端信噪比最大的節(jié)點作為協(xié)同中繼12.1.4 數(shù)值分析12.2 考慮到功率限制條件下的協(xié)同中繼選擇12.2.1 基于代價函數(shù)的協(xié)同中繼選擇算法12.2.2 迭代功率分配的協(xié)同中繼選擇算法12.3 基于端到端錯誤比特概率的協(xié)同中繼選擇12.3.1 基于三節(jié)點模型下的錯誤比特概率計算及中繼選擇12.3.2 多節(jié)點模型下的錯誤比特概率計算及中繼選擇12.4 基于容量增益門限值的中繼節(jié)點選取12.4.1 研究背景12.4.2 中繼節(jié)點選擇方法12.4.3 仿真結(jié)果分析參考文獻第13章 基于協(xié)同機理的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合13.1 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)13.1.1 基于多接入技術(shù)無線資源管理的網(wǎng)絡(luò)融合13.1.2 基于通用無線資源管理的網(wǎng)絡(luò)融合13.1.3 基于聯(lián)合無線資源管理的網(wǎng)絡(luò)融合13.2 IEEE802.2 1MIH協(xié)議13.2.1 IEEE802.2 1協(xié)議介紹13.2.2 MIH功能13.2.3 IEEE802.2 1功能需求與應(yīng)用13.3 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵機制13.3.1 多無線接人選擇13.3.2 異構(gòu)無線負載均衡13.3.3 異構(gòu)尋呼13.4 基于異構(gòu)協(xié)同中繼的多無線網(wǎng)絡(luò)融合13.4.1 異構(gòu)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)融合協(xié)議模型13.4.2 協(xié)同多無線資源管理機制參考文獻第14章 無線異構(gòu)協(xié)同傳輸理論14.1 異構(gòu)協(xié)同分集性能14.1.1 異構(gòu)協(xié)同分集系統(tǒng)模型14.1.2 異構(gòu)協(xié)同分集性能14.2 異構(gòu)協(xié)同無線資源管理14.2.1 異構(gòu)協(xié)同中繼節(jié)點選擇14.2.2 異構(gòu)協(xié)同中繼功率分配14.2.3 異構(gòu)協(xié)同中繼選擇和功率分配的聯(lián)合優(yōu)化。14.3 異構(gòu)協(xié)同MIMO容量14.3.1 通用異構(gòu)無線MIMO中繼信道容量14.3.2 基于中繼簇的異構(gòu)無線MIMO中繼信道容量參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　下一代寬帶移動通信系統(tǒng)先進理論　　隨著因特網(wǎng)及多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，用戶希望無線通信系統(tǒng)能夠提供更加豐富的業(yè)務(wù)，例如因特網(wǎng)接人、圖像傳送、視頻點播、數(shù)據(jù)互傳、實時電視節(jié)目等數(shù)據(jù)或多媒體業(yè)務(wù)。對于運營商來說，則更希望下一代的通信系統(tǒng)能夠更易于加載各類新業(yè)務(wù)及融合新技術(shù)，而無需頻繁地進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的變動，這些需求開始使得無線通信模式發(fā)生前所未有的變化?！　≡?005年10月18日結(jié)束的ITU．R WP8F的第17次會議上，國際電信聯(lián)盟（ITU）給了后三代移動通信系統(tǒng)（B3G）技術(shù)一個正式的名稱IMT．Advanced。國際電信聯(lián)盟的定義如下：IMT．2000技術(shù)和IMT．Advanced技術(shù)擁有一個共同的前綴——“IMT”，表示國際移動通信；當(dāng)前的寬帶碼分多址（WCDMA）、高速下行分組接人（HSDPA）等技術(shù)統(tǒng)稱為IMT-2000技術(shù)；未來新的空中接口技術(shù)，叫做IMT—Advanced技術(shù)。預(yù)計于2010年前后開始商用，2015年開始大規(guī)模部署?！　‰m然3G及其增強和演進通信系統(tǒng)可以比現(xiàn)有2G移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率快上千倍，但是仍無法滿足未來多媒體的通信需求，83G移動通信系統(tǒng)的提出希望能滿足更大的數(shù)據(jù)傳輸速率需求。按照ITU對IMT．Advanced的定義，當(dāng)用戶處于靜止或者低速移動時，IMT—Advanced應(yīng)當(dāng)能夠支持lGbit／s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率；當(dāng)用戶處于高速移動狀態(tài)時，IMT—Advanced應(yīng)當(dāng)能夠支持100Mbit／s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率。

編輯推薦

　　本書內(nèi)容源于作者在協(xié)同通信理論方面多年學(xué)習(xí)和研究積累，全面深入介紹了協(xié)同通信的歷史背景、基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、先進算法、實際應(yīng)用以及未來發(fā)展趨勢等。全書共分14章，具體內(nèi)容包括協(xié)同信息理論基礎(chǔ)、協(xié)同無線信道容量、MIMO技術(shù)協(xié)同分集復(fù)用理論、協(xié)同中繼分集復(fù)用自適應(yīng)、協(xié)同無線資源分配、基于協(xié)同機理的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合等。

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