具体描述
本书讨论了MIMO无线网络的信道、关键技术和标准,包括多用户和多小区MIMO技术。本书特别强调了实际的信号传播机制是如何影响系统性能(MIMO容量和错误率)以及如何影响MIMO中的空时编码技术设计。作为原书第2版,本书更新了第1版的内容,介绍了最近的无线通信标准MIMO方面的进展,如LTE、LTE-A和Wimax,以及在标准中的一些讨论的新议题,包括CoMP、大规模MIMO、干扰对齐等。本书深度适中,讨论范围广,适合于高校高年级硕士和博士研究生、产业界研究人员作为参考书籍。
作者简介
Bruno Clerckx是英国伦敦帝国学院电气和电子工程学院的助理教授(讲师)。他分别于2000年和2005年在天主教鲁汶大学(比利时新鲁汶)取得电子工程硕士和博士学位。他1998~1999年在天主教鲁汶大学(比利时鲁汶)学习,并于2003年到斯坦福大学(美国加州)访问,于2004年在Eurecom学院(法国,索菲亚安提波利斯)访问研究。2006年,他在天主教鲁汶大学任博士后。在加入伦敦帝国学院之前,他从2006年到2011年在三星技术院(SAIT)和三星电子(韩国,水原)担任高级工程师和项目经理。他从2007年到2011年担任三星下行MIMO、协作多点(CoMP)传输/接收和异构网(HetNet)的首席代表,积极参与3GPP LTE/LTEAdvanced RAN1(R8~R11版)和IEEE 80216m的标准化工作。他在标准化组中担任LTEAdvanced协作多点(CoMP)研究项目的报告员和技术报告3GPP TR36819的编辑。
Bruno Clerckx是两本书的作者,并且出版了超过70篇国际期刊和会议论文,150篇标准提案和许多已授权和待授权专利。他获得了IEEE SCVT2002的最佳学生论文奖以及三星特别贡献奖。Bruno Clerckx目前担任IEEE Transactions on Communications的编辑和EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking特刊的特邀编辑。
Claude Oestges是比利时新鲁汶的天主教鲁汶大学信息和通信技术、电子和应用数学学院电子工程部的副教授,以及比利时科研基金(FRSFNRS)的研究员。他于1996年和2000年在天主教鲁汶大学获得硕士和博士学位。2001年1月到12月,Claude Oestges进入斯坦福大学(美国加州)的智能天线研究组(信息系统实验室)任博士后,期间他参与了在G2 MMDS技术的宽带无线接入中部署MIMO多极化信道模型。从2001年10月到2005年9月,Claude Oestges是比利时国家科学基金的博士后。同时,他数次短期访问斯坦福大学和Eurecom学院(法国),并参与COST 273目标移动宽带多媒体网络项目,NEWCOM卓越网络项目和IEEE 80211标准工作组中的多天线信道建模。他目前的研究包括无线通信的多维信道建模,包括MIMO和协同网络,UWB系统和卫星系统。他曾主持COST 2100普遍的移动环境无线通信项目中的参考信道建模工作组,并积极参与NEWCOM++卓越网络项目。他目前主持COST IC1004项目绿色智能环境的协同无线通信的无线信道工作组。
Claude Oestges是三本书和一些书部分章节的作者,此外还有170多篇国际期刊和会议论文。他在2001年获得IET马可尼优秀奖,在2004年获得IEEE 车载通信技术协会Neal Shepherd奖。他目前担任IEEE Transactions on Vehicular Technology,IEEE Transactions on Antennas and Propagation和 EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking的副编辑。
目录信息
原书前言
作者简介
缩略语
运算符号表
第1章多天线通信介绍1
11天线阵列处理概述1
12多天线系统的空时无线信道 2
121离散时域表示 2
122路损和阴影3
123衰落4
124MIMO信道4
13在无线系统中利用多天线5
131分集技术5
132复用能力7
133干扰管理8
14单输入多输出系统8
141选择合并实现接收分集8
142增益合并实现接收分集9
143混合选择/增益合并实现接收分集12
15多输入单输出系统12
151多波束天线切换13
152匹配波束赋形实现发射分集13
153零陷和最优波束赋形14
154空时编码实现发射分集14
155间接发射分集15
16多输入多输出系统16
161具有完全发射信道信息的MIMO16
162无发射信道信息的MIMO18
163具有部分发射信道信息的MIMO21
17多链路MIMO网络:从多用户到多小区MIMO22
18商用无线系统中的MIMO技术22
第2章从多维传输到多链路MIMO信道24
21方向性信道建模25
211双方向性信道冲激响应25
212多维相关函数和平稳性29
213信道衰落统计量和K因子30
214多普勒谱和相干时间31
215功率延迟和方向谱33
216双方向性信道的互相关特性35
22MIMO信道矩阵35
221推导MIMO信道矩阵35
222天线和传播的联系:引入导向向量36
223有限散射体时的MIMO信道表示37
23MIMO信道矩阵的统计特性37
231空间相关37
232奇异值和特征值40
233Frobenius范数41
24多链路MIMO传播41
25天线阵列对MIMO信道的影响42
251理想与实际的天线阵列42
252互耦合43
253双极化天线46
26MIMO信道建模47
261分析表示与实际模型47
262离散MIMO信道建模:重温抽样理论47
第3章系统设计中MIMO信道的分析表示49
31基于传播的MIMO度量50
311模型和相关矩阵的比较50
312多径丰富程度特征的度量51
313测量MIMO信道的非平稳性53
314测量多链路MIMO信道之间的距离56
32窄带相关MIMO信道的单链路分析表示58
321瑞利衰落信道58
322莱斯衰落信道60
323双瑞利衰落小孔信道60
324相关瑞利动态信道61
33双极化信道63
331建模去极化的天线和散射63
332双极化瑞利衰落信道65
333双极化莱斯衰落信道70
34MIMO信道可分离的表示70
341克罗内克模型70
342虚信道的表示72
343特征波束模型74
344可分离表示方法的精度76
35频率选择性MIMO信道82
36MIMO信道的多链路分析表示83
第4章性能评估中使用的实际MIMO信道模型85
41电磁波模型85
411基于射线的确定性模型85
412多极化信道86
42基于几何的随机模型86
421单环模型87
422双环模型89
423混合椭圆环模型89
424椭圆和圆形模型91
425基于几何的模型扩展到双极化信道91
426基于几何的信道模型的克罗内克可分离性93
43经验信道模型95
431扩展SalehValenzuela模型95
432SUI信道模型96
433多链路场景中的阴影相关模型97
44标准化中的MIMO信道模型98
441IEEE80211 TGn模型98
442IEEE80216/WiMAX模型98
443COST259/273方向信道模型99
4443GPP/3GPP2空间信道模型和WINNER100
445COST2100 多链路MIMO信道模型102
446WINNER Ⅱ多链路MIMO信道模型103
第5章单链路MIMO信道容量105
51引言105
511信息论的一些概念105
512系统模型106
52确定性MIMO信道的容量107
521容量和注水算法107
522容量界和次优的功率分配111
53快衰落信道的遍历容量111
531理想传输信道信息的MIMO容量112
532部分传输信道信息的MIMO容量113
54独立同分布瑞利快衰落信道113
541理想信道信息113
542部分传输信道信息115
55相关瑞利快衰落信道122
551相等功率分配的频谱效率122
552部分传输信道信息126
56莱斯快衰落信道129
561相等功率分配的频谱效率129
562部分传输信道信息131
57中断容量和概率以及在慢衰落信道中分集复用的折中131
571理想发射信道信息132
572部分传输信道信息133
58独立同分布瑞利慢衰落信道134
581无限SNR134
582有限SNR139
59相关瑞利和莱斯慢衰落信道140
第6章独立同分布瑞丽平坦衰落信道的空时编码142
61空时编码概述 142
62系统模型143
63基于错误率的设计方法 143
631快衰落MIMO信道:距离积准则 145
632慢衰落MIMO信道:秩行列式和秩迹准则 146
64基于信息论的设计方法 148
641快衰落MIMO信道:达到遍历容量 148
642慢衰落MIMO信道:达到分集复用折中150
65空时分组码 154
651线性STBC的通用架构 155
652空间复用/VBLAST 160
653DBLAST 169
654正交空时分组码 171
655准正交空时分组码 177
656线性离散码 179
657代数空时编码181
658全局性能比较184
66空时格码186
661空时格码186
662超正交空时格码192
第7章MIMO接收机设计:检测和信道估计194
71回顾:系统模型194
72非编码传输MIMO接收机195
721最优检测195
722格型重构195
723线性接收机196
724判决反馈接收机199
725格型回退辅助检测199
726球形译码算法和QRML 检测200
727排序球形检测205
728具有确定复杂度的宽度优先搜索检测205
729半定松弛检测207
7210最慢下降检测208
73编码传输系统的MIMO接收机210
731迭代MIMO接收机210
732空时编码调制211
74MIMO信道估计211
741信道估计的目的211
742慢衰信道212
743快衰信道213
第8章现实MIMO信道的差错概率215
81条件成对错误概率方法215
811退化信道215
812空间复用示例218
82平均成对错误概率方法介绍220
83瑞利衰落信道中的平均成对错误概率223
831高信噪比区域223
832中等信噪比区域230
833低信噪比区域234
834总结与举例235
84莱斯衰落信道中的平均成对错误概率237
85关于现实信道中空时码设计的看法239
第9章现实MIMO信道上无传输信道知识的空时编码240
91信息论激励的设计方法240
92信息论激励的慢衰落信道中的码设计242
921通用码设计准则242
922MISO信道244
923并行信道245
93错误概率激励的设计方法247
931设计鲁棒码247
932退化信道中的平均成对错误概率248
933灾难码和一般设计准则251
94错误概率激励的慢衰落信道中的码设计256
941满秩码256
942线性空时分组码256
943基于设计准则的虚拟信道表示259
944与信息论关系激励的设计260
945慢衰落信道中的实践码设计261
95错误概率激励的快衰落信道中的码设计268
951“积意识”灾难码268
952快衰落信道中的实践码设计269
第10章基于部分传输信道信息的空时编码273
101基于信道统计信息的预编码简介276
1011信息论激励的设计方法276
1012错误概率激励的设计方法277
102针对正交空时分组码的基于信道统计信息的预编码277
1021Kronecker瑞利衰落信道中的最优预编码278
1022非Kronecker瑞利衰落信道中的最优预编码282
1023莱斯信道中的最优预编码282
103非单位错误矩阵的编码中基于信道统计信息的预编码284
104针对空间复用的基于信道统计信息的预编码287
1041波束赋形288
1042星座塑形289
105量化预编码和天线选择技术简介292
106针对主特征模式传输的量化预编码和天线选择293
1061选择准则和码本设计293
1062基于矢量量化的最优码本设计294
1063独立同分布瑞利衰落信道295
1064空间相关瑞利衰落信道299
1065双极化瑞利衰落信道303
1066动态瑞利衰落信道305
107针对正交空时分组码的量化预编码和天线选择307
1071选择准则和码本设计307
1072天线子集选择和可实现分集增益308
108针对空间复用的量化预编码和天线选择310
1081选择准则和码本设计310
1082解码策略对错误概率的影响311
1083扩展到多模预编码312
109信息论激励的量化预编码313
第11章频率选择性信道的空时编码315
111单载波与多载波传输315
1111单载波传输315
1112多载波传输:MIMOOFDM316
1113单载波和多载波的统一表达式320
112频率选择性信道的信息论分析322
1121容量分析322
1122等功率分配下的互信息323
1123分集复用折中323
113平均成对错误概率324
114瑞利衰落信道下的单载波传输编码设计原则325
1141整体延时分集325
1142LindskogPaulraj机制327
1143其他构造328
115瑞利衰落信道下空频编码MIMOOFDM传输的编码设计原则328
1151分集增益分析328
1152编码增益分析331
1153空间频率线性分组码333
1154循环延时分集335
1155循环预编码338
116空间相关频率选择性信道下编码的鲁棒性339
1161退化抽头340
1162空频MIMOOFDM的应用341
1163循环预编码的应用342
第12章多用户MIMO344
121系统模型344
1211多址接入信道——上行345
1212广播信道——下行346
122多址接入信道(MAC)的容量349
1221固定信道的容量区349
1222快衰落信道的遍历容量区355
1223慢衰落信道的中断容量、中断概率和分集复用折中360
123广播信道(BC)的容量364
1231固定信道的容量区365
1232快衰落信道的遍历容量区373
1233慢衰落信道的中断容量、中断概率和分集复用折中375
124广播信道多址接入信道的对偶性377
1241SISO信道的对偶性377
1242MIMO信道的对偶性379
125多用户分集、资源分配和调度383
1251多用户分集383
1252资源分配、公平和调度386
1253用户分组390
126速率和的比例定律392
1261高和低SNR区域392
1262大规模天线阵列394
1263大规模的用户396
127上行多用户MIMO398
128具有传输信道信息的下行多用户MIMO预编码398
1281匹配波束赋形400
1282迫零波束赋形401
1283块对角化403
1284正则化迫零波束赋形405
1285联合泄露抑制406
1286最大速率和波束赋形408
1287具有目标SINR的波束赋形409
1288TomlinsonHarashima预编码412
1289向量扰动416
12810全局性能比较418
129部分传输信道信息的下行多用户MIMO预编码 422
1291伺机波束赋形酉预编码伺机波束赋形422
1292基于反馈的量化预编码424
1293过时反馈预编码435
第13章多小区MIMO438
131无线网络的干扰438
1311典型的小区干扰消除439
1312面向多小区协同和协调441
132系统模型443
1321干扰信道协调443
1322多址接入和广播信道协同446
133网络架构447
1331多小区测量、成簇和传输447
1332分布式和集中式架构448
1333用户中心簇和网络预定义簇449
134多小区MIMO信道的容量450
1341SISO信道450
1342大于两用户SISO干扰信道456
1343MIMO干扰信道457
1344多址接入和广播信道458
135多小区分集和资源分配459
1351多小区多用户分集460
1352多小区资源分配462
136协调功控464
1361大量用户464
1362大量干扰464
1363高和低SNR等级465
1364两小区簇467
1365OFDMA网络468
1366完全分布式功率控制475
137协调波束赋形479
1371匹配波束赋形479
1372迫零波束赋形和分块对角化480
1373干扰对齐482
1374联合泄漏抑制488
1375最大化网络累积速率波束赋形488
1376基于分配的目标SNR波束赋形489
1377均衡竞争和协调490
1378伺机波束赋形490
138协调、调度、波束赋形和功率控制490
1381MIMOOFDMA 网络490
1382协调的通用架构494
139多小区协调编码496
1310网络MIMO497
第14章LTE、LTEAdvanced和WiMAX中的MIMO技术500
141设计目标和主要技术500
1411系统要求500
1412核心技术501
142天线和网络部署503
1421优先排序的多天线设置503
1422部署场景505
1423回程506
143参考信号507
1431专用和公共参考信号对比507
1432下行设计508
1433上行设计510
144单用户MIMO510
1441MIMO编码510
1442开环和闭环MIMO512
1443开环空间复用:空时/频编码512
1444开环空间复用:循环预编码514
1445上行SUMIMO514
145多用户MIMO515
1451基于码本和非码本的预编码515
1452MUMIMO维度516
1453MUMIMO的透传性517
ⅩⅦⅩⅧ1454SU/MUMIMO 动态切换517
1455开环MUMIMO518
1456上行MUMIMO519
146多小区MIMO519
1461传统干扰消除519
1462半静态ICIC519
1463增强ICIC520
1464多点协同(CoMP)522
147信道状态信息(CSI)反馈525
1471反馈类型525
1472反馈机制527
1473量化反馈和码本设计528
1474上行导频532
1475多小区MIMO下的CSI反馈532
148超越LTEA:大规模多小区和大规模多天线网络533
第15章MIMOOFDMA系统级评估535
151单用户MIMO535
1511天线部署和配置536
1512信道估计误差537
1513反馈类型538
1514反馈精度538
152多用户MIMO540
1521天线部署与配置540
1522规模541
1523信道估计误差542
1524接收滤波器542
1525发送滤波器和反馈类型544
1526反馈精度545
1527损耗的累积影响549
1528单用户/多用户MIMO动态切换549
1529多用户分集551
153同构网络中撒用户和小区分簇551
1531站内与站间分簇551
1532用户为中心与网络预定义分簇551
1533受益于CoMP的用户群552
1534反馈开销552
154同构网络中的协调调度和波束赋形554
1541天线部署555
1542迭代次数556
1543协调调度与协调波束赋形557
1544链路自适应和CQI计算557
155异构网络中的协同调度和功率控制557
1551家庭基站558
1552下行死区问题559
1553静态二元开关功率控制561
1554动态二元开关功率控制563
1555动态和静态二元开关功率控制对比565
1556微微小区和分布式天线系统565
156结束语565
附录567
附录A有用的数学和矩阵特性567
附录B复高斯随机变量和矩阵569
B1一些有用的概率分布569
B2威沙特矩阵的特征值570
B21威沙特矩阵特征值的行列式和乘积570
B22排序特征值的分布571
B23非排序特征值的分布571
附录C天线耦合模型572
C1关于阻抗参数的最小散射体572
C11电路表达572
C12辐射图573
C2关于导纳参数的最小散射体575
附录D推导平均成对错误概率577
D1联合空时相关莱斯衰落信道578
D2空间相关莱斯慢衰落信道579
D3联合空时相关莱斯分组衰落信道580
D4独立同分布瑞利慢衰落和快衰落信道581
参考文献
缩略语
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
我是一个对科技产品充满好奇的普通爱好者,最近入手了这本《MIMO无线网络手册》。我一直对智能手机、无线路由器这些设备背后的技术感到着迷。虽然我不太懂专业术语,但我总觉得无线网络的速度和稳定性跟很多看不见的技术有关。《MIMO无线网络手册》这个名字听起来就很有技术含量,而且“MIMO”这个词我经常在一些科技新闻里看到,据说和提升网络速度有很大关系。我希望这本书能够用一种非常通俗易懂的方式,给我解释一下MIMO到底是什么,它是怎么工作的,为什么它能让我们的网络变得更快更好。如果书里能有一些生动形象的比喻,或者用生活中的例子来讲解,那对我来说会非常有帮助。我不太喜欢那些充满了晦涩公式和专业术语的书,我更希望能够理解技术背后的原理和它带来的实际好处。这本书如果能让我明白为什么我的手机信号有时会很强,有时会很弱,或者为什么我家里的Wi-Fi信号覆盖范围不均匀,那就太棒了。
我最近刚开始接触无线通信领域,并入手了这本《MIMO无线网络手册》。作为一名初学者,我希望能够从这本书中系统地学习MIMO相关的基础知识。我初步翻阅了目录,发现它似乎涵盖了从基础理论到实际应用的全过程,这正是我所需要的。我特别希望能深入理解MIMO技术的核心原理,比如多输入多输出究竟是如何实现的,它与传统的单天线技术有什么本质区别,以及它在提高数据传输速率和可靠性方面扮演的角色。我期待书中能够清晰地解释各种MIMO技术,如空间复用、分集技术等,并附带一些数学推导和图示,以帮助我更好地理解其工作机制。同时,我也希望这本书能提供一些关于MIMO系统设计和性能评估的指导,例如如何选择合适的天线配置、如何分析系统的吞吐量和误码率等。如果书中能包含一些实际工程案例,展示MIMO技术在不同无线通信标准(如Wi-Fi、4G、5G)中的应用,那将极大地拓宽我的视野,并帮助我了解该技术在现实世界中的价值。
这本书我一直放在床头,没事的时候就翻几翻。虽然我不是专业的无线通信工程师,但是对无线网络一直很有兴趣。这本书的封面设计就很有吸引力,简洁而又不失专业感。内容我大概看了目录,感觉涵盖了很广的知识面,从基础理论到实际应用,似乎都有涉及。我尤其对其中关于多天线技术的部分感到好奇,因为最近听到很多关于5G、6G的研究都提到了这个概念。我希望这本书能够用比较易懂的方式解释清楚这些复杂的原理,让我这个非专业人士也能有所收获。如果书中的例子能够贴近生活,或者有一些实际案例分析,那就更好了,这样我才能更好地理解理论知识是如何在现实世界中应用的。我之前也看过一些关于无线通信的书籍,但总觉得有些太偏向理论,缺乏实践指导。希望这本《MIMO无线网络手册》能在这方面有所突破,为我打开一扇新的大门,让我对无线网络有更深入的认识。我还会推荐给我的朋友们,特别是那些对科技发展感兴趣但又没有专业背景的人。
我是一名即将毕业的通信工程专业的学生,最近收到这本《MIMO无线网络手册》。拿到书后,我迫不及待地翻阅了一下。首先,这本书的排版设计非常合理,字体大小适中,章节划分清晰,便于阅读和查找信息。我初步浏览了目录,发现涵盖了MIMO技术的各个方面,包括原理、算法、性能分析以及一些实际应用场景。作为学生,我特别关注书中对于一些关键技术细节的阐述,例如波束赋形、空时编码等,希望能够通过这本书加深对这些知识的理解。我还注意到书中可能包含一些相关的数学模型和仿真分析,这对于我们进行课程设计和毕业论文研究非常有帮助。我希望这本书能够提供一些实际的工程案例,让我了解MIMO技术在实际无线网络部署中的挑战和解决方案。此外,如果书中能够推荐一些相关的开源工具或软件,那将是锦上添花,方便我进行实践操作和学习。我非常期待通过阅读这本书,能够提升我的专业知识水平,为未来的学习和工作打下坚实的基础。
最近一直在关注一些前沿技术,尤其是跟通信相关的。我最近收到的这本书,从书名上看就非常有吸引力,《MIMO无线网络手册》。我不是这个领域的专家,但我一直对技术发展充满好奇心。这本书的装帧质量不错,纸张手感很好,阅读起来很舒适。我翻阅了一下目录,感觉内容非常丰富,涵盖了从基础概念到高级应用的方方面面。我特别对书中关于“MIMO”技术的部分感到好奇,听说这是现代无线通信的关键技术之一,能够极大地提升网络性能。我希望这本书能够深入浅出地解释这些复杂的概念,让我这个门外汉也能理解其中的奥秘。如果书中能有一些生动的比喻或者图示来辅助理解,那就更好了。我平时喜欢阅读一些科普性质的书籍,能够将深奥的技术转化为通俗易懂的语言,是我最看重的。如果这本书能够达到这个标准,那对我来说将是一本非常有价值的参考书,也能帮助我更好地理解当下和未来的通信技术发展趋势。