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第1章 绪论1

1.1 地基无线通信系统概述1

1.1.1 第一代移动通信系统1

1.1.2 第二代移动通信系统2

1.1.3 第三代移动通信系统2

1.1.4 第四代移动通信系统3

1.1.5 第五代移动通信系统4

1.2 空基协同传输系统概述6

1.3 天基协同传输系统概述10

1.3.1 天基协同传输系统的现状及发展趋势11

1.3.2 天基协同传输系统的基本原理13

1.4 本章小结14

参考文献14

第2章 多天线信号与系统概述18

2.1 空间信号组合与检测基础18

2.1.1 空间信号组合19

2.1.2 接收信号检测26

2.2 阵列天线方向图综合技术34

2.2.1 阵列天线排列方式35

2.2.2 阵列天线自由度39

2.2.3 阵列天线方向图综合40

2.3 MIMO系统概述42

2.3.1 分集技术43

2.3.2 SIMO系统44

2.3.3 MISO系统48

2.3.4 MIMO系统50

2.4 MIMO传统检测技术55

2.4.1 系统模型55

2.4.2 未编码MIMO信号检测56

2.4.3 仿真结果62

2.5 本章小结62

参考文献63

第3章 自适应天线阵列理论与技术65

3.1 自适应天线阵列的基本原理65

3.2 最佳滤波准则68

3.2.1 最小均方误差准则68

3.2.2 最大信干噪比准则69

3.2.3 最大似然准则70

3.2.4 最小方差准则71

3.3 自适应波束形成算法73

3.3.1 最小均方算法74

3.3.2 采用矩阵求逆法78

3.3.3 递归最小二乘法79

3.3.4 共轭梯度算法81

3.3.5 恒模算法83

3.4 波达方向估计85

3.4.1 传统谱估计方法86

3.4.2 最大熵谱估计86

3.4.3 多重信号分类算法87

3.4.4 旋转不变子空间算法90

3.4.5 最大似然算法92

3.4.6 子空间拟合算法94

3.5 自适应天线阵列校正96

3.5.1 无线馈入参考信号法97

3.5.2 注入信号法101

3.5.3 盲信号校正法102

3.6 自适应天线系统硬件构架103

3.6.1 射频前端模块104

3.6.2 数据信号处理模块105

3.6.3 并行数字波束形成106

3.7 本章小结107

参考文献107

第4章 MIMO多天线理论与技术109

4.1 MIMO信道模型109

4.2 MIMO信道容量112

4.2.1 确定性信道的容量113

4.2.2 随机MIMO信道的容量118

4.2.3 平均功率分配的MIMO信道容量比较118

4.3 MIMO空时编码技术122

4.3.1 空时编码及编码准则123

4.3.2 空时格形码125

4.3.3 空时分组码127

4.3.4 分层空时码131

4.3.5 其他的空时编码132

4.4 MIMO波束成形技术133

4.4.1 单用户波束成形技术135

4.4.2 多用户波束成形技术136

4.5 MIMO多天线技术144

4.5.1 多天线单元的互耦144

4.5.2 空域相关系数146

4.5.3 空域相关性与MIMO信道148

4.5.4 MIMO多天线去耦151

4.5.5 MIMO多天线选择157

4.6 大规模MIMO技术159

4.6.1 大规模MIMO系统应用前景159

4.6.2 大尺寸下信道的硬化160

4.6.3 大规模MIMO面临的技术挑战163

4.7 本章小结165

参考文献166

第5章 空间多维信号接收与迭代处理169

5.1 基于格基理论的MIMO检测技术169

5.1.1 格基数学基础170

5.1.2 基于格基规约的MIMO检测172

5.1.3 仿真结果182

5.2 迭代检测译码基本原理及最优MAP检测182

5.2.1 BICM-ID系统183

5.2.2 MIMO迭代接收机—最优MAP检测185

5.3 基于随机采样的检测译码技术187

5.3.1 系统模型188

5.3.2 基于LR的采样列表生成方法188

5.3.3 复杂度分析195

5.3.4 仿真结果197

5.4 基于比特滤波的检测译码技术199

5.4.1 基于LR的IDD与比特级组合和列表生成199

5.4.2 复杂度分析203

5.4.3 仿真结果204

5.5 本章小结208

参考文献208

第6章 地基协同传输系统211

6.1 地基传输系统概述211

6.1.1 地基无线通信系统发展历程211

6.1.2 地基无线通信系统特点215

6.2 地基无线通信系统多维联合资源管理216

6.2.1 基于双层认知环路的无线资源管理模型216

6.2.2 智能无线资源管理模型222

6.2.3 面向服务的无线资源管理实现架构226

6.2.4 MIMO-OFDM系统无线资源调度227

6.3 多用户协作传输方法228

6.3.1 正交波束成形技术228

6.3.2 多用户中继系统的波束成形技术232

6.3.3 多用户选择策略234

6.4 多小区协同传输与抗干扰方法244

6.4.1 多小区协同传输244

6.4.2 多小区干扰系统几何建模246

6.4.3 多小区系统抗干扰技术247

6.4.4 多小区系统协同干扰抑制248

6.5 大规模MIMO系统253

6.5.1 大规模MIMO基本概念回顾253

6.5.2 单用户大规模MIMO254

6.5.3 多用户大规模MIMO256

6.5.4 多小区大规模MIMO259

6.6 本章小结261

参考文献261

第7章 空基协同传输系统266

7.1 空基传输技术概述266

7.1.1 高空平台通信系统简介266

7.1.2 Project Loon简介270

7.2 基于阵列的空基传输系统271

7.2.1 天线波束的数学模型272

7.2.2 预测同信道干扰的高效算法275

7.2.3 121小区结构的结果278

7.2.4 结论280

7.3 空基波束赋形技术280

7.3.1 二维空间插值波束赋形器（2-D SIB）281

7.3.2 二维空间插值滤波器设计示例285

7.4 高空平台小区规划287

7.4.1 高空平台的覆盖和小区划分288

7.4.2 结论292

7.5 高空平台传输机制293

7.5.1 相关技术介绍293

7.5.2 系统和信道模型294

7.5.3 基于奇异向量的训练方法295

7.5.4 基于导向向量的训练方法296

7.5.5 性能评估297

7.5.6 结论300

7.6 本章小结300

参考文献301

第8章 天基协同传输系统305

8.1 天基传输技术概述306

8.2 星群协同多波束传输技术308

8.3 星群协同MIMO系统建模308

8.3.1 单天线星群309

8.3.2 阵列天线星群311

8.4 星群协同MIMO系统容量312

8.4.1 容量推导312

8.4.2 单天线星群容量313

8.4.3 阵列天线星群容量318

8.5 星群协同MIMO系统容量影响因素分析324

8.5.1 单天线星群325

8.5.2 阵列天线星群329

8.6 本章小结336

参考文献337

结束语339

通用符号表341

中英对照表342

名词索引345