多入多出通信系統(tǒng)原理

前言

　　未來的無線通信系統(tǒng)與現(xiàn)有的移動無線標(biāo)準(zhǔn)相比，不僅應(yīng)該具有更高的聲音質(zhì)量和更快比特速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，而且必須能在不同類型的環(huán)境下可靠工作，如宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩的環(huán)境，城市、城郊和農(nóng)村，室內(nèi)和室外等。換句話說，即將到來的無線通信系統(tǒng)需要在多樣環(huán)境中提供更好的質(zhì)量、更大的覆蓋范圍、更大的功率和更高的頻譜效率?！　≡趥鹘y(tǒng)的移動無線通信中，單人單出（single-input single-output，SISO）通信系統(tǒng)在鏈接的每一端只有一個(gè)天線。其基本現(xiàn)象是時(shí)變多徑衰落，這使得進(jìn)行可靠的無線傳輸變得有些困難。也正是這個(gè)現(xiàn)象，使無線傳輸與光纖、同軸電纜、視線范圍內(nèi)的微波和衛(wèi)星傳輸相比，成為一個(gè)挑戰(zhàn)?！　≡诙鄰剿ヂ湫诺乐刑岣哔|(zhì)量或降低有效誤差率是極其困難的。在加性高斯白噪聲（additiVe white Gatlssian noise）中，用典型的調(diào)制和編碼方案將比特誤碼率（bit error rate）從10降低到10，要求增加1dB或2dB的信噪比；而在多徑衰落環(huán)境取得同樣的結(jié)果，要求增加10dB以上的信噪比。然而，在下一代通信系統(tǒng)的要求中，已經(jīng)不允許通過增加發(fā)射功率或帶寬來改善信噪比。因此，在沒有額外功率或帶寬增加的情況下，在移動站和基站有效地對抗或降低衰落效應(yīng)是至關(guān)重要的?！　≡跓o線信道中減輕多徑衰落最有效的技術(shù)是發(fā)射功率控制。如果接收機(jī)經(jīng)歷的信道條件為發(fā)射機(jī)所知，發(fā)射機(jī)可以預(yù)變形信號以便克服在接收機(jī)中的信道效應(yīng)。然而，這里存在兩個(gè)基本問題。其中，主要問題是所要求的發(fā)射機(jī)動態(tài)范圍。發(fā)射機(jī)要克服某種程度的衰落，必須增加同等量級的發(fā)射功率。由于輻射功率限制、放大器尺寸和成本等因素，這種方法在大多數(shù)情況下是不實(shí)際的。第二個(gè)問題是發(fā)射機(jī)沒有接收機(jī)經(jīng)歷信道的任何知識，因此，信道信息不得不從接收機(jī)反饋到發(fā)射機(jī)，這導(dǎo)致吞吐量降低，并給發(fā)射機(jī)和接收機(jī)增加相當(dāng)大的復(fù)雜性?！　≡诖蠖鄶?shù)散射環(huán)境中，天線分集是實(shí)際有效，并廣泛應(yīng)用于降低多徑衰落效應(yīng)的技術(shù)。為了增加天線分集，在鏈接的一端增加天線。這種分集和天線陣增益的結(jié)果是增加信道容量：對于發(fā)射分集，有多個(gè)發(fā)射輸出天線和單個(gè)接收輸入天線（single-inptlt multiple-output，SIMO）；對于接收分集，有單個(gè)發(fā)射輸出天線和多個(gè)接收輸入天線（multiple-inptlt single-Output，MISO）。

內(nèi)容概要

本書通過介紹多人多出通信系統(tǒng)的基本理論和重要的發(fā)展課題，形成對多入多出通信系統(tǒng)的基本認(rèn)識，進(jìn)而提供實(shí)際應(yīng)用中的理論基礎(chǔ)，以及解決理論和技術(shù)問題的有效途徑。全書共8章，內(nèi)容包括：無線通信信道和分集、信息論基礎(chǔ)、多人多出系統(tǒng)的信道容量、天線數(shù)的優(yōu)化、信道相關(guān)、空時(shí)編碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、空時(shí)網(wǎng)格編碼、正交空時(shí)分組編碼。    本書可作為高等院校通信工程專業(yè)研究生和高年級本科生的教材，也可供通信工程領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言符號表第1章  無線通信信道和分集  1.1  無線應(yīng)用  1.2  無線信道    1.2.1  衰減    1.2.2  衰落  1.3  衰落信道的統(tǒng)計(jì)模型    1.3.1  瑞利衰落模型    1.3.2  萊斯衰落模型    1.3.3  頻率選擇衰落信道  1.4  分集    1.4.1  分集方法    1.4.2  合并方法    1.4.3  最大比合并    1.4.4  選擇合并  1.5  空間復(fù)用增益和它與分集的權(quán)衡  1.6  閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)  1.7  發(fā)射分集的歷史過程  問題第2章  信息論基礎(chǔ)  2.1  概率空間  2.2  隨機(jī)變量  2.3  分布的變化  2.4  信息的定義  2.5  信息的基本特性  2.6  高斯隨機(jī)變量的信息    2.6.1  正則分布    2.6.2  高斯隨機(jī)變量的信息  2.7  復(fù)高斯隨機(jī)變量及其統(tǒng)計(jì)特性  問題第3章  多入多出系統(tǒng)的信道容量  3.1  數(shù)學(xué)模型  3.2  信道容量  3.3  信道容量初步分析  3.4  信道容量的分布    3.4.1  非相關(guān)瑞利衰落信道Wishan矩陣本征值的分布    3.4.2  相關(guān)瑞利衰落信道Wishan矩陣本征值的分布    3.4.3  信道容量的特征函數(shù)    3.4.4  信道容量的分布    3.4.5  信道容量的均值  問題第4章  天線數(shù)的優(yōu)化  4.1  信道容量隨天線數(shù)增長  4.2  發(fā)射分集和接收分集的比較  4.3  信道容量遞減點(diǎn)的天線數(shù)  問題第5章  信道相關(guān)  5.1  一環(huán)固定無線通信散射模型  5.2  一環(huán)空時(shí)信道相關(guān)模型  5.3  球形固定無線通信模型  5.4  數(shù)值分析信道相關(guān)和相關(guān)對信道容量的影響    5.4.1  天線數(shù)目安排    5.4.2  天線陣    5.4.3  兩種天線單元    5.4.4  模擬結(jié)果  5.5  基于實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型的相關(guān)和信道容量    5.5.1  低分辨天線到達(dá)角的統(tǒng)計(jì)    5.5.2  相關(guān)矩陣    5.5.3  天線陣    5.5.4  模擬結(jié)果  問題第6章  空時(shí)編碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則  6.1  前言  6.2  秩和行列式準(zhǔn)則  6.3  跡準(zhǔn)則  6.4  最佳交互信息準(zhǔn)則  問題第7章  空時(shí)網(wǎng)格編碼  7.1  網(wǎng)格編碼調(diào)制  7.2  網(wǎng)格編碼調(diào)制的集分割原理  7.3  網(wǎng)格編碼調(diào)制編碼網(wǎng)格圖的構(gòu)造原則  7.4  空時(shí)網(wǎng)格編碼    7.4.1  編碼    7.4.2  譯碼    7.4.3  空時(shí)網(wǎng)格編碼設(shè)計(jì)規(guī)則和特性  7.5  改進(jìn)的空時(shí)網(wǎng)格編碼  7.6  空時(shí)網(wǎng)格編碼的性能  問題第8章  正交空時(shí)分組編碼  8.1  Alamouti編碼  8.2  最大似然譯碼和最大比合并  8.3  實(shí)正交矩陣設(shè)計(jì)  8.4  復(fù)正交設(shè)計(jì)  8.5  一般化實(shí)正交設(shè)計(jì)  8.6  一般化復(fù)正交設(shè)計(jì)  8.7  偽正交空時(shí)分組碼  8.8  性能分析  問題參考文獻(xiàn)

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