MIMO技術(shù)原理及應(yīng)用

前言

　　移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今通信領(lǐng)域發(fā)展最快、市場(chǎng)潛力最大的熱點(diǎn)技術(shù)。到目前為止，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)在世界各國(guó)使用，包括WCDMA、cdma2000以及TDSCDMA系統(tǒng)。第三代通信系統(tǒng)能提供基本的數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，但是對(duì)于高速的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)尚顯能力不足。移動(dòng)用戶要求更為豐富和個(gè)性化的服務(wù)，同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信正在相互融合，人們希望在互聯(lián)網(wǎng)上的所有應(yīng)用都能夠在移動(dòng)通信中實(shí)現(xiàn)，這樣便出現(xiàn)了一個(gè)以IP為基礎(chǔ)的，集中多種功能甚至是各種網(wǎng)絡(luò)互通的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率在100Mbit/s以上的未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)的主要特征是寬帶化、自組織化、移動(dòng)化和全I(xiàn)P化等。為了滿足未來(lái)寬帶通信時(shí)的高速傳輸速率和寬覆蓋范圍的需求，MIMO技術(shù)已經(jīng)被視為其關(guān)鍵技術(shù)之一?？紤]到移動(dòng)終端天線數(shù)目有限，為了保證其也能獲得：MIMO增益，于是便誕生了MIMO中繼的概念。MIMO技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)在將要應(yīng)用的無(wú)線系統(tǒng)中，更是未來(lái)移動(dòng)通信中不可或缺的技術(shù)。　　近年來(lái)的研究表明，在收發(fā)端采用多天線技術(shù)即MIMO技術(shù)，可以大大地提高無(wú)線系統(tǒng)的傳輸速率。自MIMO技術(shù)提出以來(lái)，采用空時(shí)編碼的發(fā)射分集、空分復(fù)用方案以及有關(guān)MIMO技術(shù)的解碼問(wèn)題，一直是無(wú)線領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。盡管這一領(lǐng)域已有的研究取得了卓有成效的工作，但是很多基礎(chǔ)性的工作仍需解決。本書在提供有關(guān)。MIMO基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)MIMO系統(tǒng)的容量問(wèn)題和MIMO中繼問(wèn)題作了較為深入的論述。對(duì)于想深入理解本書內(nèi)容的讀者，作者建議其最好具備數(shù)字通信、線性代數(shù)、概率論等方面的知識(shí)?！　∪珪卜譃?0章，第1章概述了MIMO系統(tǒng)的提出及一些研究成果；第2章介紹了：MIMO信道建模，不僅討論了其研究現(xiàn)狀，還給出了MIMO信道建模的兩個(gè)實(shí)例研究；第3章闡述了衰落信道容量，分別包括高斯信道下的信道容量、平坦衰落信道的容量和頻率選擇性衰落信道的容量：第4章詳細(xì)闡述了MIMO的信道容量，分別對(duì)獨(dú)立衰落、相關(guān)衰落下的單用戶MIMO系統(tǒng)容量，信道系數(shù)固定時(shí)和信道系數(shù)隨機(jī)變化時(shí)的MIMO系統(tǒng)容量，多用戶MIMO系統(tǒng)容量等進(jìn)行了論述和分析，并給出了相關(guān)實(shí)例及仿真分析；第5章介紹了接收和發(fā)射分集技術(shù)；第6章詳細(xì)論述空時(shí)編碼的相關(guān)技術(shù)，并對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行了分析；第7章介紹了MIMO系統(tǒng)的檢測(cè)算法，對(duì)最大似然檢測(cè)、線性檢測(cè)算法、非線性檢測(cè)算法、結(jié)合格縮減技術(shù)的檢測(cè)、球形譯碼算法、半定松弛算法、堆棧算法等作了較為詳細(xì)的討論；第8章從加性高斯信道協(xié)同無(wú)線信道容量、多節(jié)點(diǎn)高斯協(xié)同中繼信道、衰落信道MIMO協(xié)同中繼系統(tǒng)容量、協(xié)同中繼系統(tǒng)的功率分配和協(xié)同功率分配等幾個(gè)方面重點(diǎn)介紹了MIMO中繼信道的相關(guān)內(nèi)容；第9章結(jié)合OFDM系統(tǒng)討論MIMO-OFDM系統(tǒng)；第10章討論了MIMO天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及相關(guān)技術(shù)，并給出了幾種移動(dòng)天線設(shè)計(jì)方案、MIMO基站設(shè)計(jì)方案。　　本書第1章第1節(jié)由何豐執(zhí)筆，其余章節(jié)由林云執(zhí)筆。本書參考和引用了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究論文，且作者指導(dǎo)的碩士生在一些基礎(chǔ)性的仿真和資料準(zhǔn)備上做了貢獻(xiàn)，在此一并表示感謝。

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)地介紹了MIMO技術(shù)相關(guān)原理、應(yīng)用及技術(shù)難點(diǎn)，分析了MIMO技術(shù)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，具體內(nèi)容包括MIMO信道建模、衰落信道的容量、MIMO信道的容量、分集技術(shù)、空時(shí)編碼技術(shù)、MIMO系統(tǒng)檢測(cè)算法、MIMO中繼信道、MIMO-OFDM系統(tǒng)和MIMO天線設(shè)計(jì)?！　”緯勺鳛閺氖乱苿?dòng)通信研究和相關(guān)領(lǐng)域研究的專業(yè)技術(shù)人員的參考書，也可以作為高等院校通信和電子系統(tǒng)方面的教師、研究生、高年級(jí)學(xué)生的教材或參考書。

書籍目錄

第1章　緒論　　1.1　MIMO系統(tǒng)的提出　　1.2　MIMO系統(tǒng)的特征及研究進(jìn)展　　　1.2.1　MIMO系統(tǒng)的主要特征　　　1.2.2　已取得的進(jìn)展　　1.3　存在的問(wèn)題　　參考文獻(xiàn)　第2章　MIMO信道建?！　?.1　無(wú)線信道建模的必要性　　　2.1.1　大尺度衰落及其典型模型　　　2.1.2　小尺度衰落及其典型模型　　　2.1.3　信道的一階和二階統(tǒng)計(jì)量　　2.2　MIMO信道建模的研究現(xiàn)狀　　　2.2.1　MIMO信道建模的必要性　　　2.2.2　從SISO信道到MIMO信道的演變　　　2.2.3　MIMO信道建模方法的分類　　　2.2.4　MIMO信道典型模型　　2.3　MIMO信道建模兩個(gè)實(shí)例研究　　　2.3.1　MIMO無(wú)線信道參數(shù)　　　2.3.2　MIMO信道的空間相關(guān)性　　　2.3.3　基于Kronecker的MIMO信道模型　　　2.3.4　單環(huán)及改進(jìn)型單環(huán)MIMO信道模型　　參考文獻(xiàn)　第3章　衰落信道的容量　　3.1　高斯信道下的信道容量　　3.2　平坦衰落信道的容量　　　3.2.1　信道與系統(tǒng)模型　　　3.2.2　接收機(jī)知道信道狀態(tài)信息，發(fā)射機(jī)知道信道分布　　　3.2.3　發(fā)射機(jī)與接收機(jī)均已知信道狀態(tài)信息　　　3.2.4　分集接收機(jī)的容量　　　3.2.5　相關(guān)Nakagami信道分集接收機(jī)的容量　　3.3　頻率選擇性衰落信道的容量　　　3.3.1　時(shí)不變頻率選擇信道　　　3.3.2　時(shí)變頻率選擇信道　　參考文獻(xiàn)　第4章　MIMO信道的容量　　4.1　獨(dú)立衰落下單用戶MIMO系統(tǒng)的容量　　4.2　信道系數(shù)固定時(shí)的MIMO系統(tǒng)容量　　　4.2.1　循環(huán)對(duì)稱復(fù)高斯隨機(jī)向量　　　4.2.2　通過(guò)互信息推導(dǎo)MIMO系統(tǒng)的容量　　　4.2.3　通過(guò)信道矩陣的奇異值推導(dǎo)MIMO系統(tǒng)的容量　　4.3　信道系數(shù)隨機(jī)變化時(shí)的MIMO系統(tǒng)容量　　　4.3.1　容量的定義　　　4.3.2　MIMO系統(tǒng)的各態(tài)歷經(jīng)容量　　4.4　MIMO系統(tǒng)的容量實(shí)例及仿真分析　　……第5章　分集技術(shù)　第6章　空時(shí)編碼技術(shù)　第7章　MIMO系統(tǒng)檢測(cè)算法　第8章　MIMO中繼信道　第9章　MIMO-OFDM系統(tǒng)　第10章　MIMO天線設(shè)計(jì)　

編輯推薦

　　深入挖掘未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一——MIMO技術(shù)，透析無(wú)線領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

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