離散調製信號MIMO傳輸技術

第1章 移動通信系統和MIMO傳輸技術的發展歷程及趨勢. 1
1.1　移動通信系統的發展歷程.2
1.1.1　第 一代移動通信系統2
1.1.2　第二代移動通信系統4
1.1.3　第三代移動通信系統4
1.1.4　第四代移動通信系統6
1.1.5　第五代移動通信系統7
1.2　MIMO 傳輸技術的發展歷程.9
1.2.1　智慧天線技術9
1.2.2　單用戶MIMO 傳輸技術.10
1.2.3　多用戶MIMO 傳輸技術.12
1.2.4　大規模MIMO 傳輸技術.15
1.3　MIMO 傳輸技術的發展趨勢18
1.3.1　毫米波MIMO 通信.18
1.3.2　低軌衛星MIMO 通信18
1.3.3　MIMO 巨址無線通訊.19
1.4　本章小結.20
參考文獻20

第2章 MIMO傳輸理論極限　27
2.1　MIMO 通道建模28
2.1.1　MIMO 物理通道建模.28
2.1.2　MIMO 統計通道建模.31
2.2　單使用者MIMO 通道容量35
2.2.1　發射端 已知暫態CSI　35
2.2.2　發射端 未知CSI36
2.2.3　發射端僅知統計CSI37
2.3　上行MIMO MAC 容量44
2.3.1　發射端 已知所有用戶的暫態CSI44
2.3.2　發射端僅知所有用戶的統計CSI46
2.4　下行MIMO BC 容量47
2.4.1　發射端 已知所有用戶的暫態CSI47
2.4.2　發射端僅知所有用戶的統計CSI50
2.5　本章小結.53
參考文獻54

第3章　離散調製信號基礎理論　57
3.1　高斯通道下互資訊與MMSE 的關係.58
3.1.1　標量高斯通道模型58
3.1.2　連續時間高斯通道模型63
3.2　MIMO 高斯通道下互資訊的梯度68
3.2.1　互資訊關於通道的梯度68
3.2.2　互資訊關於其他系統參數的梯度.73
3.3　本章小結.77
參考文獻77

第4章　離散調製信號下的點對點MIMO傳輸　79
4.1　並行高斯通道下的 功率分配策略80
4.1.1　系統模型80
4.1.2　 功率分配策略81
4.1.3　水銀注水功率分配策略85
4.2　一般性MIMO 複高斯通道預編碼設計.87
4.2.1　系統模型87
4.2.2　互資訊函數的性質89
4.2.3　預編碼設計.94
4.2.4　模擬驗證96
4.3　大規模MIMO 系統的低複雜度分塊傳輸策略98
4.3.1　分塊傳輸的基本思想.98
4.3.2　系統模型99
4.3.3　大維矩陣下的互信息.100
4.3.4　預編碼結構104
4.3.5　預編碼優化設計.107
4.3.6　一些特殊通道模型109
4.3.7　模擬驗證113
4.4　本章小結.116
參考文獻117

第5章　離散調製信號下的多使用者MIMO傳輸119
5.1　上行MIMO MAC 的預編碼設計.120
5.1.1　系統模型120
5.1.2　離散調製信號下的MIMO MAC 速率域121
5.1.3　上行MIMO MAC 下 預編碼矩陣的必要條件.122
5.1.4　 化加權和速率的預編碼反覆運算演算法124
5.1.5　MIMO MAC 下的反覆運算接收機.125
5.1.6　模擬驗證127
5.2　下行MIMO BC 的預編碼設計.129
5.2.1　系統模型129
5.2.2　離散調製信號下的MIMO BC 可達速率129
5.2.3　下行MIMO BC 下 預編碼矩陣的必要條件.132
5.2.4　 化加權和速率的線性預編碼反覆運算演算法135
5.2.5　MIMO BC 下的反覆運算接收機136
5.2.6　模擬驗證137
5.3　本章小結.139
參考文獻139

第6章　基於概率幅度成型的離散調製信號MIMO傳輸　141
6.1　PAS 的基礎知識142
6.1.1　離散時間通道模型142
6.1.2　加性高斯白色雜訊通道容量143
6.1.3　幅移鍵控與通道容量.143
6.1.4　熵 化輸入分佈144
6.1.5　PAS 的理論增益.145
6.1.6　系 碼146
6.1.7　分塊 似然解碼147
6.2　PAS 系統.148
6.2.1　固定成分分佈匹配器.148
6.2.2　PAS 的主要思想和步驟150
6.2.3　 操作點151
6.2.4　比特度量解碼154
6.2.5　格雷映射156
6.2.6　實際操作點158
6.2.7　速率調節159
6.3　算術編碼的實現.160
6.3.1　算術編碼的基礎.161
6.3.2　使用浮點數進行編碼和解碼.161
6.3.3　使用無限長度整數進行編碼和解碼.163
6.3.4　使用有限長度整數實現無限精度的算術編碼163
6.4　LDPC 的編碼和解碼164
6.4.1　LDPC 簡介164
6.4.2　LDPC 編碼165
6.4.3　LDPC 解碼166
6.5　基於PAS 的MIMO 傳輸167
6.5.1　系統模型167
6.5.2　互資訊優化168
6.5.3　模擬驗證172
6.6　本章小結.175
參考文獻175

主要術語表　177

吳泳澎
 
博士，現任上海交通大學長聘教軌副教授，主要從事空時無線通訊理論與關鍵技術研究，目前已在IEEE期刊發表論文90餘篇，多篇論文入選ESI熱點及高被引論文。獲自然基金委優秀青年科學基金專案資助，獲IEEE通信學會亞太區傑出青年研究學者獎等榮譽和獎勵，入選中國科協“青年托舉人才計畫”和2014德國洪堡學者。現任IEEE資深會員，並受邀擔任IEEE Transactions on Communications, IEEE Wireless Communication以及 IEEE Communications Letters編委。現主持自然科學基金、重點研發計畫子課題以及華為、中興、電網等科研專案多項。