多用戶、多小區(qū)MIMO通信技術(shù)

內(nèi)容概要

本書從未來移動(dòng)通信系統(tǒng)更高速率、更高服務(wù)質(zhì)量需求的角度出發(fā)，首先介紹MIMO無線信道的特點(diǎn)，接下來簡要介紹點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO信道和空時(shí)碼技術(shù)，然后將詳細(xì)介紹上、下行多用戶MIMO技術(shù)。
本書的重點(diǎn)是介紹多用戶MIMO通信，尤其是下行多用戶MIMO信道，包括信息理論容量，預(yù)編碼調(diào)度的低復(fù)雜度策略，不完善信道信息的影響及處理方法，跨層調(diào)度和資源優(yōu)化策略，以及多小區(qū)MIMO技術(shù)。
本書的出版對(duì)于國內(nèi)通信技術(shù)的發(fā)展有積極的作用，可以為工程技術(shù)人員提供一個(gè)好的技術(shù)參考;在科研上，可以系統(tǒng)地幫助科研人員了解這方面的最新進(jìn)展，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)框架有更好的理解;而對(duì)于信息通信工程領(lǐng)域的研究生而言，在教學(xué)上介紹MIMO通信技術(shù)，對(duì)于培養(yǎng)21世紀(jì)的通信人才是大有裨益的。

作者簡介

邱玲，中國科技大學(xué)教授、博導(dǎo)。研究方向?yàn)闊o線接入網(wǎng)架構(gòu)，蜂窩系統(tǒng)中的功率控制和無線資源管理，CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)與干擾對(duì)消，MIMO空時(shí)信號(hào)處理，多用戶MIMO信息理論與資源調(diào)度，中繼和協(xié)作通信。作為主要參加人員完成了國家“973”、“863”、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目6項(xiàng)、部級(jí)項(xiàng)目2項(xiàng)、對(duì)外合作項(xiàng)目2項(xiàng)；曾獲得中國科學(xué)院科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，出版專著2本，申請(qǐng)發(fā)明專利29項(xiàng)，其中13項(xiàng)已獲得授權(quán)；在國內(nèi)外雜志和會(huì)議上發(fā)表論文100多篇。

書籍目錄

第1章緒論
1.1現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)：從單天線到多天線
1.1.1單天線移動(dòng)通信系統(tǒng)
1.1.2多天線技術(shù)：面向未來的關(guān)鍵技術(shù)
1.2多天線技術(shù)概述
1.2.1單用戶MIMO系統(tǒng)
1.2.2多用戶MIMO系統(tǒng)
1.2.3多小區(qū)MIMO系統(tǒng)概述
參考文獻(xiàn)
第2章MIMO信道
2.1無線信道的數(shù)學(xué)模型
2.1.1無線信道的大尺度衰落
2.1.2無線信道的小尺度衰落
2.1.3無線信道的數(shù)?模型
2.2空間信道模型
2.2.13GPP/3GPP2空間信道模型(SCM)
2.2.2IMT-Advanced
MIMO信道模型(IMT-Adv MCM)
參考文獻(xiàn)
第3章點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO技術(shù)
3.1分集與空時(shí)編碼設(shè)計(jì)
3.1.1分集技術(shù)
3.1.2最大比合并
3.1.3Alamouti空時(shí)編碼
3.1.4空時(shí)碼設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
3.2空分復(fù)用技術(shù)
3.2.1分層空時(shí)碼結(jié)構(gòu)
3.2.2V-BLAST系統(tǒng)的檢測(cè)方法
3.3分集復(fù)用折中
3.3.1標(biāo)量瑞利信道
3.3.2并行瑞利信道
3.3.3MISO瑞利信道
3.3.42×2 MIMO瑞利信道
3.3.5Nt×Nr MIMO瑞利信道
參考文獻(xiàn)
第4章上行多用戶MIMO技術(shù)
4.1多天線多址接入信道(MAC)的信息理論容量
4.1.1香農(nóng)信道容量
4.1.2MIMO MAC信道模型
4.1.3時(shí)不變信道下的MAC容量
4.1.4衰落信道下的MAC容量
4.2多天線多址接入信道容量的可達(dá)方法
4.2.1最優(yōu)功率分配方法
4.2.2上行SDMA接收機(jī)
4.3MIMO MAC聯(lián)合發(fā)送和接收處理技術(shù)
4.3.1MIMO
MAC優(yōu)化均方誤差的聯(lián)合發(fā)送和接收處理技術(shù)
4.3.2MIMO MAC
SVD輔助的聯(lián)合發(fā)送和接收處理技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第5章下行多用戶MIMO信道Ⅰ：信息理論容量
5.1多天線廣播信道的信息理論容量
5.1.1背景介紹
5.1.2系統(tǒng)模型及假設(shè)
5.1.3退化的多天線廣播信道容量域和重疊編碼
5.1.4非退化多天線廣播信道容量域和臟紙編碼
5.2多天線多址接入信道與多天線廣播信道之間的對(duì)偶性
5.2.1多天線多址接入信道和多天線廣播信道的對(duì)偶性
5.2.2多天線廣播信道最大化和容量的迭代功率灌水
5.3多天線廣播信道的容量可達(dá)方法
參考文獻(xiàn)
第6章下行多用戶MIMO信道Ⅱ：多用戶預(yù)編碼、多用戶分集和用戶選擇
6.1非線性多用戶預(yù)編碼
6.1.1臟紙編碼
6.1.2Tomlinson-Harashima預(yù)編碼
6.1.3Trellis預(yù)編碼
6.2線性多用戶預(yù)編碼
6.2.1隨機(jī)波束賦型
6.2.2迫零波束賦型
6.2.3MMSE波束賦型
6.2.4塊對(duì)角化
6.3多用戶分集和最大化系統(tǒng)容量的用戶選擇
6.3.1多天線系統(tǒng)中的多用戶分集
6.3.2迫零-臟紙編碼的貪婪用戶選擇
6.3.3隨機(jī)波束成型基于SINR的用戶選擇
6.3.4迫零波束成型的準(zhǔn)正交用戶選擇
6.3.5塊對(duì)角化多用戶MIMO系統(tǒng)中的用戶和天線選擇
6.3.6Tomlinson-Harashima預(yù)編碼啟發(fā)式G-S正交化用戶選擇
參考文獻(xiàn)
第7章下行多用戶MIMO信道Ⅲ：不完善信道信息的影響及信道反饋策略
7.1系?模型
7.2影響信道信息不完善的主要因素
7.2.1下行信道估計(jì)誤差
7.2.2有限反饋誤差
7.2.3上行反饋信道的不可靠性
7.3不完善信道信息多天線廣播信道容量可達(dá)方法
7.3.1迫零波束成型
7.3.2每用戶酉速率控制(PU2RC)
7.3.3分析比較
7.4優(yōu)化的信道狀態(tài)信息獲取方法
7.4.1信道訓(xùn)練的優(yōu)化設(shè)計(jì)
7.4.2上行反饋開銷受限下的PU2RC反饋
7.4.3信道反饋差錯(cuò)下的碼本重排機(jī)制
7.5不完善信道信息下的多用戶調(diào)度
7.5.1有限反饋造成的用戶間干擾
7.5.2區(qū)分調(diào)度和預(yù)編碼的兩步反?
7.5.3多用戶多模傳輸
參考文獻(xiàn)
第8章多用戶MIMO系統(tǒng)中跨層多用戶調(diào)度
8.1跨層多用戶調(diào)度與多用戶分集
8.1.1跨層多用戶調(diào)度
8.1.2調(diào)度算法
8.1.3多用戶分集
8.2無線通信系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)及其QoS需求
8.2.1幾種典型業(yè)?的QoS需求描述
8.2.2VoIP業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)的滿意度
8.3多用戶MIMO系統(tǒng)中基于滿意度的跨層多用戶調(diào)度
參考文獻(xiàn)
第9章多小區(qū)MIMO技術(shù)
9.1多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)概述
9.1.1多小區(qū)蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
9.1.2多址接入與干擾控制
9.2多小區(qū)MIMO系統(tǒng)模型
9.2.1多小區(qū)MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
9.2.2多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中的干擾模型
9.3多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中接收端干擾消除技術(shù)
9.3.1最大似然檢測(cè)(MLD)
9.3.2線性空時(shí)檢測(cè)接收機(jī)
9.3.3非線性干擾對(duì)消接收機(jī)(Nolinear
Interference Cancellation)
9.3.4非線性迭代接收機(jī)
9.4多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中發(fā)射端干擾抑制技術(shù)
9.4.1單小區(qū)模式
9.4.2多小區(qū)完全協(xié)作
9.4.3多小區(qū)部分協(xié)作MIMO系統(tǒng)中的迫零(ZF)干擾抑制技術(shù)
9.4.4多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中協(xié)調(diào)線性波束成型技術(shù)
9.5附錄
參考文獻(xiàn)
第10章新一代無線通信系統(tǒng)中的MIMO技術(shù)
10.13GPP協(xié)議中的MIMO技術(shù)
10.1.1單用戶MIMO
10.1.2多用戶MIMO
10.1.3多天線的導(dǎo)頻信號(hào)
10.1.4LTE-A中的增強(qiáng)多用戶MIMO技術(shù)
10.2WiMAX協(xié)議中的MIMO技術(shù)
10.2.1空時(shí)編碼
10.2.2空分復(fù)用
10.2.3自適應(yīng)天線系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
縮略語

章節(jié)摘錄

　　傳統(tǒng)的SISO天線系統(tǒng)中，編碼只有時(shí)間維度一個(gè)自由度可以利用；在MIMO系統(tǒng)中，由于多天線的存在，可以利用空間信道的獨(dú)立性，來同時(shí)獲得時(shí)間和空間兩個(gè)自由度，即空時(shí)處理技術(shù)。多天線系統(tǒng)為提高無線通信的性能提供了一個(gè)有效的方法，相比于傳統(tǒng)的SISO系統(tǒng)，在頻譜效率方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。一般地，MIMO系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：空間分集（Spatial。Diversity）與空間復(fù)用（Spatial Multiplexing）?！　》旨闹饕枷刖褪菫榻邮諜C(jī)提供發(fā)射信號(hào)的不同副本。若這些副本經(jīng)歷的衰落各自獨(dú)立，那么所有這些副本同時(shí)經(jīng)歷深度衰落的可能性就很小。因此，接收機(jī)能夠用這些接收到的信號(hào)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行可靠的譯碼。發(fā)射信號(hào)的副本可以通過不同的手段進(jìn)行發(fā)送。例如，可以在不同的時(shí)隙、不同的頻率、不同的極化方向或者不同的天線上發(fā)射。若不同的時(shí)隙用于分集，我們稱之為時(shí)間分集。當(dāng)兩個(gè)時(shí)隙之間的間隔大于信息的相干時(shí)間，其經(jīng)歷的衰落相互獨(dú)立。因此，我們可以在這些不連續(xù)的時(shí)隙上發(fā)送不同的副本。但是時(shí)間分集由于引入時(shí)間冗余，會(huì)降低系統(tǒng)總的吞吐率。另一種分集的方法是頻率分集。頻率分集是利用不同的載波頻率來獲得分集。當(dāng)信號(hào)的副本間隔大于信道的相干帶寬時(shí)，信號(hào)的副本通過不同的載波頻率發(fā)射，其經(jīng)歷的信道衰落獨(dú)立。與時(shí)間分集類似，頻率分集引入頻域冗余，會(huì)降低系統(tǒng)的頻譜效率?！　×硪环N不會(huì)降低系統(tǒng)吞吐率的分集方法是空間分集或者天線分集?？臻g分集應(yīng)用多天線來獲得分集增益。多個(gè)天線可用于接收或者發(fā)射端。若天線之間的距離足夠大，遠(yuǎn)大于半波長，那么相應(yīng)于不同天線的信道衰落可認(rèn)為獨(dú)立?？臻g分集并不是應(yīng)用天線分集唯一的途徑。角度分集利用方向性天線也可以獲得天線分集。它從不同的角度方向來獲得發(fā)射信號(hào)的多個(gè)不同副本。 　  ……

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