编辑推荐

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内容简介

大规模MIMO系统原理与设计分析》由大规模多输入多输出系统概念的创始人撰写,是该系统物理层及工程应用原理的D一部完全指南。《大规模MIMO系统原理与设计分析》仅仅需要读者具备通信和统计信号处理的基础知识,在此基础上《大规模MIMO系统原理与设计分析》将指导读者深入理解多小区大规模多输入多输出系统中的信道传播模型、复用和解复用、信道估计、功率控制和性能分析等核心问题。作者独具特色的容量界方法将能够帮助读者开展有效的系统性能分析和研发,适用于大规模多输入多输出系统的关键技术和算法。
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作者简介

ThomasL.Marzetta是大规模多输入多输出系统的创始人。他是Nokia公司Bell实验室院士和IEEE会士,曾经在Schlumberger-Doll研究院和NicholsResearch公司工作。他曾获得诸多认证和奖励,其中包括IEEEW.R.G.Baker奖2015)、IEEE通信协会的StephenO.Rice奖(2015)以及IEEEGuglielmoMarconi*佳文献奖(2013)。他曾获得Linkoping大学的荣誉博士学位。
ErikG.Larsson是瑞典Linkoping大学的正教授和IEEE会士。他曾合著了包含120篇期刊文献和无线通信中的空时编码一书(剑桥大学出版社,2003)。他目前是IEEE信号处理协会中面向通信及网络的信号处理专题组技术委员会主席(2015—2016年)。他于2012年和2014年两次获得IEEESignalProcessingMagazine的*佳专栏奖,2015年获得了IEEE通信协会的StephenO.Rice奖。
HongYang是Nokia公司Bell实验室网络及通信的数学研究部的研究员,他的研究集中在无线通信网络领域。他具有超过15年的工业界研究及开发经验,他曾经供职于Alcatel-Lucent公司的射频技术系统工程部和无线设计中心。
HienQuocNgo是瑞典Linkoping大学的研究员。他于2015年获得了IEEE通信协会的StephenO.Rice奖和IEEE瑞典VT-COM-IT的联合*佳学生期刊文献奖。他于2014年和2015年获得了IEEECommunicationsLetters和IEEETransactionsonCommunications的模范审稿人称号。

目录

目 录

第1章介绍1
1.1点到点MIMO2
1.2多用户MIMO4
1.3大规模MIMO6
1.4时分双工与频分双工10
1.5要点总结12
第2章模型与准备工作13
2.1单天线发射机和单天线接收机14
2.1.1相干时间14
2.1.2相干带宽16
2.1.3相干间隔17
2.1.4根据奈奎斯特采样速率解释Tc和Bc18
2.1.5TDD相干间隔结构18
2.1.6OFDM调制时的相干间隔19
2.1.7小尺度和大尺度衰落22
2.1.8归一化信号模型和SNR23
2.2多天线基站和多个终端23
2.2.1单小区系统24
2.2.2多小区系统25
2.3性能指标——容量界27
2.3.1加性高斯噪声确定信道28
2.3.2加性非高斯噪声确定信道29
2.3.3具有加性高斯噪声及接收端完美CSI的衰落信道30
2.3.4具有加性高斯噪声但不具备接收端CSI的衰落信道30
2.3.5具有非高斯噪声和边信息的衰落信道31
2.4要点总结32
第3章单小区系统35
3.1上行链路导频和信道估计36
3.1.1正交导频37
3.1.2接收导频信号的解扩操作37
3.1.3MMSE信道估计38
3.2上行链路数据传输39
3.2.1迫零处理41
3.2.2最大比处理43
3.3下行链路数据传输46
3.3.1线性预编码47
3.3.2迫零处理48
3.3.3最大比处理49
3.4讨论51
3.4.1对有效SINR表达式的理解52
3.4.2功率控制的意义53
3.4.3比例规律和SINR上界54
3.5当M>>K时,线性处理的准最优性55
3.6净频谱效率58
3.7限制因素:天线数目及移动性58
3.8要点总结62
第4章多小区系统63
4.1基于导频的上行链路信道估计65
4.2上行链路数据传输66
4.2.1迫零处理67
4.2.2最大比处理69
4.3下行链路数据传输71
4.3.1迫零处理72
4.3.2最大比处理74
4.4小结75
4.4.1基站天线数趋于无穷时的渐近性能限76
4.4.2导频污染的影响76
4.4.3非同步导频干扰77
4.5要点总结78
第5章功率控制准则79
5.1引言80
5.2给定目标SINR的功率控制82
5.2.1单小区系统82
5.2.2多小区系统83
5.3最大-最小公平功率控制83
5.3.1单小区系统中的最大-最小公平功率控制84
5.3.2具有网络范围最大-最小公平的多小区系统87
5.3.3用于可忽略相干干扰和全功率的每小区功率控制88
5.3.4一致优良的服务91
5.4要点总结92
第6章案例研究93
6.1单小区部署示例:农村地区固定宽带网接入96
6.1.1所需天线数和辐射功率96
6.1.2最大-最小公平功率控制算法分析99
6.2多小区部署:基础和算法100
6.2.1多小区分簇模型和导频复用100
6.2.2为基站分配终端102
6.2.3从服务中丢弃终端103
6.2.4导频分配和所需的导频序列长度104
6.2.5考虑相干干扰的单小区最大-最小功率控制104
6.3多小区部署示例:移动接入106
6.3.1密集城区场景106
6.3.2郊区场景107
6.3.3每个终端最低吞吐量性能107
6.3.4附加观察109
6.3.5功率控制策略的比较110
6.4要点总结113
第7章大规模MIMO与传播信道115
7.1有利传播与确定信道116
7.1.1容量上界117
7.1.2与有利传播间的差距117
7.1.3有利传播与线性处理118
7.1.4奇异值扩散作为有利传播的度量119
7.2有利传播与随机信道120
7.2.1独立瑞利衰落120
7.2.2均匀随机视距传输(UR-LoS)121
7.2.3独立瑞利衰落与UR-LoS的比较122
7.3有限维度信道127
7.4要点总结128
第8章最终篇与未来的方向129
8.1性能分析的替代方法130
8.2多天线终端130
8.3导频污染与导频分配131
8.4频分双工(FDD)模式下的大规模MIMO132
8.5非蜂窝大规模MIMO132
8.6信号处理算法133
8.7非理想硬件的影响133
8.8随机接入与资源分配134
8.9总能效135
附录A循环对称复高斯向量137
A.1复高斯随机向量138
A.2循环对称的复高斯随机向量138
A.2.1伪协方差矩阵139
A.2.2概率密度函数139
A.2.3线性变换141
A.2.4四阶矩142
附录B有用的随机矩阵结果143
B.1对称性144
B.2QR分解145
B.3期望值147
附录C容量和容量定界工具149
C.1Jensen不等式150
C.2点到点的标量信道151
C.2.1熵的转化不变性152
C.2.2高斯分布使熵最大化152
C.2.3带有加性高斯噪声的确定信道153
C.2.4带有加性非高斯噪声的确定信道154
C.2.5带有高斯噪声和接收端理想CSI的衰落信道155
C.2.6带有非高斯噪声和边信息的衰落信道155
C.3点到点的MIMO信道157
C.3.1确定的MIMO信道157
C.3.2接收端具有理想CSI时的MIMO衰落信道159
C.4多用户MIMO信道159
C.4.1多接入信道(上行)161
C.4.2广播信道(下行)163
C.4.3衰落与非理想CSI166
附录D单小区容量定界的替代方法167
D.1上行迫零传输168
D.1.1通过Jensen不等式获得容量下界168
D.1.2下界的紧致性169
D.2上行的最大比传输170
D.2.1基于Jensen不等式的容量下界170
D.2.2界的比较171
D.3下行的最大比处理172
附录E多小区系统中的渐近SINR175
附录F链路预算的计算179
附录G六边形中的均匀分布点181
附录H缩写和注释185
参考文献191

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