Space-Time Processing for MIMO Communications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Gershman, Alex B. (EDT)/ Sidiropoulos, N. D. (EDT)

出品人:

页数:388

译者:

出版时间:2005-6

价格:1482.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470010020

丛书系列:

图书标签:

• Space-Time
• MIMO
• Codes
• 2008
• MIMO
• 空间时间处理
• 无线通信
• 信号处理
• 通信系统
• 多天线技术
• OFDM
• 信道估计
• 无线网络
• 调制解调

MIMO 通信中的高级信号处理技术：理论与实践 图书简介 本书旨在深入探讨多输入多输出（MIMO）无线通信系统中，从基础理论到前沿应用的各种高级信号处理技术。我们聚焦于如何通过精妙的信号处理算法，突破传统单天线系统的容量和性能瓶颈，实现频谱效率和可靠性的显著提升。本书内容结构严谨，逻辑清晰，内容涵盖了MIMO系统的信道建模、检测、预编码、干扰管理以及新兴的空时处理策略，理论推导详实，并结合实际应用场景进行了深入分析。 第一部分：MIMO 系统基础与信道表征 本书的开篇部分将为读者构建坚实的理论基础。我们首先回顾了经典的通信理论框架，重点阐述了多天线系统相对于单天线系统的根本优势所在——空间复用和阵列增益。 第1章：MIMO 系统概述与信道模型 本章详细介绍了MIMO系统的基本架构，包括发射端和接收端的阵列配置。关键在于对MIMO信道的精确数学描述。我们将引入独立同分布（i.i.d.）瑞利衰落模型，这是许多分析的基础。随后，我们深入探讨了更复杂的信道特性，如Correlated MIMO Channels（信道相关性），特别是基于Clarke's Model和3GPP Urban Macro Model的信道相关性对系统性能的影响。信道状态信息（CSI）的获取和量化是MIMO性能的关键瓶颈，本章会详述信道估计的各种方法，包括基于最小均方误差（MMSE）和最大似然（ML）准则的估计器，并分析其在不同信噪比（SNR）下的性能权衡。 第2章：MIMO 信道的容量分析 容量是衡量MIMO系统极限性能的黄金标准。本章集中于香农公式在MIMO环境下的推广。我们将推导出在完全已知CSI和部分已知CSI条件下的瞬时容量（Instantaneous Capacity）和平均容量（Average Capacity）。重点讨论水填充（Water-filling）算法在最优功率分配中的应用，该算法指导如何在不同的空间维度上传输数据以最大化总吞吐量。此外，我们还将分析信道容量的统计特性，例如容量的fading分布，这对于设计鲁棒的链路自适应方案至关重要。 第二部分：MIMO 检测技术 在MIMO接收机端，如何从接收到的混合信号中准确分离出同时传输的数据流，是信号处理的核心挑战。本部分系统性地介绍了从复杂度较高但性能优越的算法到实际可行的低复杂度算法。 第3章：最大似然（ML）检测与球形解码（Sphere Decoding） ML检测器提供了理论上的最优性能，因为它最小化了符号误差概率（SMEP）。本章详细推导了ML检测器的实现复杂度，并引出球形解码（Sphere Decoding, SD）作为一种有效的近似ML方法。我们将细致讲解基于格约化（Lattice Reduction）的SD算法，如LLL算法在预处理中的应用，以及如何有效设置搜索半径以平衡性能和计算开销。 第4章：线性检测器与迫零（ZF）/MMSE 线性检测器因其计算复杂度低而在实际系统中得到广泛应用。本章详细分析迫零（Zero-Forcing, ZF）检测器，它完全消除各数据流间的干扰（Inter-Stream Interference, ISI），但会放大噪声。随后，我们引入最小均方误差（MMSE）检测器，它在消除ISI和抑制噪声之间取得了最优的折衷。本章将对比ZF和MMSE在不同维度（天线数与数据流数）下的性能损失与复杂度差异。 第三部分：MIMO 预编码与发射端处理 为了优化信道增益并管理干扰，发射端需要对数据流进行预处理，即预编码。 第5章：基础预编码技术：迫零与复用增益 本章从发射端角度重新审视干扰管理。发射端迫零（Transmitter ZF）用于确保在多用户MIMO（MU-MIMO）场景中，特定用户接收到的信号不受其他用户干扰。我们还将讨论如何利用预编码实现空间复用，即在不同天线上发送独立的数据流以提升吞吐量。 第6章：最优预编码与信道反向技术 引入基于CSI的预编码，目标是最大化系统容量或最小化平均误码率（BER）。核心内容包括基于奇异值分解（SVD）的预编码，它将MIMO信道解耦为多个平坦衰落单输入单输出（SISO）子信道。在波束赋形（Beamforming）方面，本章详述了如何利用信道信息形成尖锐的主瓣指向目标用户，同时形成零陷抑制干扰用户。 第四部分：干扰管理与多用户MIMO（MU-MIMO） 当多个用户共享相同的时频资源时，用户间干扰（Inter-User Interference, IUI）成为性能的主要限制因素。 第7章：正交与非正交多址接入（OMA vs. NOMA） 本章对比了传统的正交多址接入（OMA）在MU-MIMO中的应用，例如基于时分（TDMA）或频分（FDMA）的资源分配。重点深入探讨非正交多址接入（NOMA），特别是其在MIMO系统中的扩展。NOMA通过功率域的复用，使得不同用户同时在同一资源上传输，依靠接收机的串行消元（Successive Interference Cancellation, SIC）来实现性能的提升，这对提升小区边沿用户的体验至关重要。 第8章：基于预编码的干扰协调 在MU-MIMO中，通过联合优化所有用户的预编码矩阵可以有效抑制IUI。我们将分析多用户SVD（MU-SVD）和多用户MMSE（MU-MMSE）预编码的设计。此外，针对非合作或半合作场景，本章还将探讨基于博弈论的干扰协调方法，即允许基站或用户自主选择策略以达到纳什均衡。 第五部分：高级时空处理与新兴技术 本部分展望了超越传统空时处理的先进技术，特别是针对大规模MIMO（Massive MIMO）和认知无线电的信号处理需求。 第9章：大规模MIMO（Massive MIMO）的信道特性与处理 Massive MIMO利用大量天线来获得信道极化（Channel Hardening）效应，这极大地简化了检测和预编码的复杂度。本章分析了在这种极端维度下，CSI的获取挑战，并详细介绍了无源波束赋形（Passive Beamforming）和零强迫预编码（Zero-Forcing Precoding）在Massive MIMO中的简化实现。 第10章：认知MIMO与动态频谱接入 在频谱资源日益稀缺的背景下，认知无线电（CR）技术成为解决频谱利用率问题的有效途径。本章将MIMO技术应用于CR环境，讨论次级用户如何利用MIMO技术感知主用户信号，并设计鲁棒的预编码策略，以在满足干扰容限（Outage Constraint）的前提下最大化自身吞吐量。我们将重点关注基于基于能量检测和基于信号特征检测的信道估计在认知环境下的信号处理挑战。 总结与展望 全书以严谨的数学推导为支撑，结合了大量性能曲线和仿真结果，全面展示了MIMO通信领域中信号处理的深度与广度。本书适合于通信工程、电子工程、信息科学领域的本科高年级学生、研究生以及从事无线通信系统设计和研发的工程师。掌握本书内容，读者将能够深入理解现代高速无线系统的底层运行机理，并具备设计和优化下一代无线通信信号处理方案的能力。

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在浩瀚的科技文献海洋中，偶尔会邂逅一本如同灯塔般指引方向的书籍。即便未能深入钻研其精髓，仅凭其厚重的分量、严谨的编排和作者对领域的深邃洞察，便足以让人心生敬意。想象一下，那是一本从封面设计就透着专业气息的书，字体、色彩的搭配都恰到好处，暗示着内容的严肃与重要。书脊上的书名“Space-Time Processing for MIMO Communications”本身就充满了技术的力量感，仿佛能看到复杂信号在时空维度中交织、碰撞、重塑的画面。翻开扉页，精美的排版、清晰的图表、规范的引用格式，无一不展现出出版方和作者对学术诚信和内容质量的极致追求。即使只是快速浏览目录，也能感受到其内容的广度和深度：从基础理论的铺陈，到各种先进算法的讲解，再到实际应用的探讨，脉络清晰，层层递进。那些看似抽象的公式和理论，在作者笔下，一定化为了生动而富有逻辑的描述，让初涉此领域的研究者也能循序渐进地理解。这本书，不仅仅是一堆文字和符号的堆砌，它更像是一位经验丰富的导师，在某个你尚未完全掌握的知识领域，默默地为你搭建了一座通往理解的桥梁，等待你去亲自跨越，去探索那些更深层的奥秘。它的存在本身，就足以激发对这个前沿通信技术领域的好奇心和求知欲。

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这本书，在我看来，是一部能够引领读者进入MIMO通信技术核心的宝典。我特别留意到“Space-Time Processing”这个标题，它点出了MIMO通信最精妙、也最复杂的部分。我推测，书中对于如何协同利用空间维度和时间维度来优化信号传输的讲解，一定会非常详尽。这可能涉及到对信道特性的深度建模，然后设计出能够充分利用这些特性的时空处理算法。举例来说，书中可能详细探讨了如何通过空间预编码来控制信号的发射方向，从而减少用户间的干扰，或者如何利用时空编码来提高信号的鲁棒性，使其在多径衰落信道下依然能够稳定传输。我尤其期待书中对各种信号检测算法的介绍，因为这直接关系到接收端如何从复杂的混合信号中准确地提取出原始信息。例如，线性检测、非线性检测（如 MMSE、ML 检测）在时空处理场景下的实现和性能分析，无疑是这本书的精华所在。对于希望深入理解MIMO系统性能极限以及如何通过先进信号处理技术来逼近这些极限的读者，这本书将提供宝贵的理论指导和技术洞察。

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在我对“Space-Time Processing for MIMO Communications”这本书的初步印象中，它传递出一种高度的系统性和前沿性。我感觉到，作者并非泛泛而谈，而是深入到了MIMO通信系统中最具挑战性的一个环节——时空处理。这部分内容，往往是区分普通通信系统和高性能通信系统的关键所在。书中很可能详细介绍了各种先进的时空编码和解码技术，这些技术是如何利用多输入多输出天线的空间维度以及信号的瞬时时间特性来提升系统容量、误码率或覆盖范围的。我设想，它会涵盖诸如 Alamouti 码、STBC (Space-Time Block Codes)、STTC (Space-Time Trellis Codes) 等经典方案，并可能进一步探讨更现代、更复杂的预编码和多用户MIMO (MU-MIMO) 中的时空处理策略。从读者的角度来看，这本书的价值在于它能够系统地梳理和讲解这些复杂的时空处理技术，并可能提供不同技术之间的比较和权衡。对于需要设计或优化MIMO通信系统的工程师而言，这样的内容至关重要。即使是初学者，通过这本书，也能对MIMO通信的强大潜力及其背后的技术驱动力有一个清晰的认识。

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尽管我未能详细翻阅“Space-Time Processing for MIMO Communications”的每一页，但仅从其专业性和潜在的深度来看，它无疑是一本非常重要的参考书。书名本身就指向了MIMO通信领域最核心的技术挑战之一：如何有效地在时空两个维度上进行信号处理，以最大化信息传输的效率和可靠性。 我可以设想，书中会深入探讨如何建模和利用MIMO信道的时空相关性，并在此基础上设计出创新的信号处理算法。这可能包括但不限于：如何进行精确的时空信道估计，以适应快速变化的无线环境；如何设计有效的空时编码方案，以对抗衰落和干扰；以及如何实现高效的空时信号检测，以在复杂的接收端恢复数据。 我认为，这本书会为读者提供一个全面的视角，理解这些不同的时空处理技术是如何协同工作，共同提升MIMO系统的整体性能。对于那些在无线通信领域进行研究或开发的工程师和学者来说，这本书很可能提供了一套完整的理论框架和实用的技术方法，能够帮助他们解决实际工程问题，或者在理论研究上取得突破。它可能是一本值得反复研读，并在实际工作中不断借鉴的工具书。

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这是一本给我留下深刻印象的书，尽管我承认在阅读过程中，某些章节的理论深度一度让我感到些许吃力。然而，正是这种挑战性，反而激起了我更强烈的学习欲望。书中的论述方式，我注意到它倾向于从根本原理出发，逐步构建复杂的概念框架。例如，对于MIMO系统中的空间-时间处理，书中似乎花费了大量篇幅来解析其数学模型和物理基础，而不是简单地罗列各种处理技术。这种扎实的铺垫，对于那些希望真正理解“为什么”而不是“是什么”的读者来说，无疑是宝贵的。书中可能涉及到的具体技术，比如预编码、信号检测、信道估计等，其背后的数学推导和优化思想，相信一定被详尽地阐述。我可以想象，当阅读到某些关键性的定理或引理时，会需要反复推敲，甚至可能需要借助其他辅助材料来加深理解。但这正是学习的魅力所在，通过克服困难，才能获得更深刻的认知。书中的图表，我猜想一定精心设计，用来可视化那些抽象的信号处理过程，使得复杂的概念更容易被图像化，从而加速理解。这本书，绝对是为那些愿意投入时间与精力，深入探索MIMO通信时空处理核心机理的严谨派读者量身定做的。

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跟天书没什么区别 【微笑脸

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感覺不錯，但不是每章都能看懂，因此給了個中庸的評價。

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