MIMO系统与空时编码：分集的理论与实践

MIMO系统与空时编码：分集的理论与实践
作　者： 邵朝
出版时间： 2013
内容简介
　　本书在分析多输入多输出（MIMO）系统信道特性和容量的基础上，系统阐述了MIMO系统与空时编码的相关理论、编码方案、性能分析、优化及应用。主要内容包括：无线信道的传播和衰落特性分析与模拟、MIMO信道的容量分析、空时分组码的设计原则、正交空时分组码编码及性能分析、空时格型码的编码原理及性能分析、分层空时编码原理及检测算法分析、准正交空时分组码和最小解码复杂度分析、MIMO系统与正交频分复用及空时编码传输技术，凸优化理论与MIMO系统收发机的设计。本书内容的阐述循序渐进、条理清晰、系统性强，书中重要结论、编码方案等均利用MATLAB＆reg;软件平台进行编程实现；各章均对重要知识点予以总结，并附有练习题。
目录
第1章 无线信道的传播和衰落特性分析与模拟/t1
引言/t1
1.1 一些预备知识与概念/t2
1.2 无线信道一般传播特性分析/t3
1.2.1 大尺度衰落/t6
1.2.2 小尺度衰落/t13
1.3 单输入单输出信道模型/t22
1.3.1 室内信道模型/t23
1.3.2 室外信道模型/t30
1.4 多输入多输出信道模型/t45
1.4.1 多输入多输出信道统计模型/t45
1.4.2 I-METRA 多输入多输出信道统计模型/t54
1.4.3 SCM 多输入多输出信道模型/t63
1.5 天线分集及合并算法/t69
1.5.1 分集增益的一些概念/t69
1.5.2 几种经典的合并算法/t71
1.6 多输入多输出信道系统/t75
1.7 本章要点总结/t75
练习题/t76
参考文献/t77
第2章 MIMO信道的容量分析/t80
引言/t80
2.1 一些准备/t81
2.2 具有确定传输函数的多输入多输出高斯信道的容量分析/t83
2.2.1 多输入多输出信道容量的定义/t83
2.2.2 发送端未知信道参数时的信道容量/t84
2.2.3 发送端已知信道参数时的信道容量/t86
2.2.4 确定性信道的信道容量/t88
2.2.5 随机性信道的信道容量/t91
2.2.6 遍历性容量/t91
2.2.7 中断容量/t92
2.3 差错指数/t93
2.4 影响信道容量的其他一些因素/t94
2.4.1 衰落相关对信道容量的影响/t94
2.4.2 直达波对信道容量的影响/t96
2.4.3 交叉极化判别对信道容量的影响/t97
2.4.4 信道蜕化—锁眼效应对信道容量的影响/t99
2.4.5 频率选择性信道对信道容量的影响/t100
2.5 模拟说明/t103
2.6 本章要点总结/t103
练习题/t103
参考文献/t104
第3章 空时分组码的设计准则/t105
引言/t105
3.1 秩和行列式准则/t106
3.2 迹准则/t112
3.3 最大互信息熵准则/t114
3.4 本章要点总结/t115
练习题/t115
参考文献/t116
第4章 正交空时分组码编码及性能分析/t117
引言/t117
4.1 Alamouti 空时编码方案/t118
4.2 Alamouti 空时编码方案与最大比合并器的比较/t122
4.3 实正交设计/t124
4.4 广义实正交设计/t133
4.5 复正交设计和广义复正交设计/t139
4.6 OSTBC的解码（符号估计判决量的构造）/t147
4.7 性能分析/t149
4.7.1 正交空时码情形的性能分析/t150
4.7.2 非正交空时码情形的性能分析/t154
4.8 计算机模拟实验说明/t157
4.9 本章要点总结/t158
练习题/t159
参考文献/t161
附录A 有关函数Q(x)的几个结果/t163
附录B 编码矩阵 对信道参数的编码变换公式/t164
第5章 空时格型码的编码原理及性能分析/t165
引言/t165
5.1 空时格型编码器的网格图/t165
5.2 空时格型码编码器结构、生成多项式及生成矩阵/t166
5.3 空时格型码的解码算法/t172
5.4 空时格型码的性能分析/t172
5.5 空时格型码的设计/t174
5.6 本章要点总结/t178
练习题/t178
参考文献/t179
第6章 分层空时编码原理及检测算法分析/t180
引言/t180
6.1 系统模型和层的概念/t181
6.2 分层空时码的编码结构和原理/t183
6.2.1 分层空时码的水平编码结构/t183
6.2.2 分层空时码的垂直编码结构/t190
6.3 分层空时编码的几个经典检测算法/t192
6.3.1 最大似然检测器/t193
6.3.2 迫零（解相关）检测器/t193
6.3.3 最小均方误差检测器/t194
6.3.4 基于QR分解的干扰逐个剔除接收机/t195
6.4 分层空时编码的性能分析/t197
6.4.1 水平分层空时码的性能分析/t197
6.4.2 慢衰落信道的性能分析/t198
6.4.3 快衰落信道的性能分析/t198
6.5 信道估计问题/t199
6.6 计算机模拟实验结果和说明/t203
6.7 本章要点总结/t207
练习题/t207
参考文献/t208
第7章 准正交空时分组码和最小解码复杂度分析/t209
引言/t209
7.1 拟（准）正交空时分组码的传输模型/t210
7.2 拟（准）正交空时分组码的编码规则和解码算法/t214
7.2.1 几种拟（准）正交空时分组码的编码方案/t214
7.2.2 拟（准）正交空时分组码的星座图旋转编码与解码算法/t216
7.2.3 拟（准）正交空时分组码的解码算法复杂度分析/t222
7.3 通用的非奇异线性星座图符号变换公式/t224
7.4 非奇异线性变换矩阵 的设计/t226
7.4.1 非奇异线性变换矩阵 对最大似然解码为实符号对复杂度的充分必要条件/t226
7.4.2 正方形QAM情形下的最佳线性变换/t228

7.4.3 矩形QAM（RQAM）情形下的最佳线性变换/t230
7.4.4 关于任何格点上的任意QAM调制符号星座图的非奇异线性变换/t233
7.5 关于矩形QAM调制符号星座图和坐标交织正交设计的最佳线性变换/t235
7.5.1 坐标交织正交设计编码的概念/t235
7.5.2 坐标交织正交码的最优解码/t237
7.5.3 坐标交织正交码的空时分集增益和编码增益/t239
7.5.4 4-QAM星座图的最佳旋转角/t240
7.5.5 坐标交织正交设计的非奇异线性变换/t240
7.6 计算机仿真和结论/t242
7.7 本章要点总结/t245
练习题/t246
参考文献/t248
附录C 定理7.1的证明/t251
附录D 定理7.2的证明/t254
附录E 定理7.3的证明/t259
附录F 定理7.7的证明/t263
第8章 MIMO系统与正交频分复用及空时频编码传输技术/t264
引言/t264
8.1 正交频分复用（OFDM）技术的基本概念/t265
8.2 正交频分复用（OFDM）技术的基本原理/t266
8.2.1 正交频分复用（OFDM）信号的生成和表达式/t267
8.2.2 OFDM信号的数学表达式/t268
8.2.3 保护间隔与循环前缀的插入/t269
8.2.4 加窗函数对OFDM信号的意义/t270
8.3 正交频分复用（OFDM）信号的接收与解码/t271
8.3.1 OFDM信号接收端结构分析/t272
8.3.2 OFDM信号在接收端的数学表示分析/t273
8.4 OFDM信号功率峰均值比（PAPR）问题/t281
8.4.1 OFDM信号峰均值功率比的分布/t281
8.4.2 非线性形变类限幅法/t282
8.4.3 编码类方法/t288
8.4.4 加扰类方法/t289
8.5 MIMO-STFC-OFDM系统成对差错概率分析/t292
8.5.1 系统模型及其分集特性/t293
8.5.2 基于OFDM调制的发送端阵列天线系统与空频编码/t295
8.5.3 成对差错概率分析/t296
8.5.4 空时频编码矩阵对成对差错概率的影响分析/t301
8.5.5 接收数据矢量协方差分析/t303

8.6 空—时—频分集增益的实现/t306
8.7 关于成对差错概率的模拟分析/t319
8.8 本章要点总结/t321
练习题/t322
参考文献/t325
附录G 接收信号数据矢量 的2范数的计算公式推导/t329
附录H 成对差错概率的计算公式推导/t330
第9章 凸优化理论与MIMO系统收发机的设计/t335
引言/t335
9.1 优化理论的一些基本概念/t335
9.2 凸优化及其对偶理论/t338
9.2.1 凸优化的定义和分类/t338
9.2.2 将一般优化问题转化为凸优化问题/t339
9.2.3 拉格朗日乘子对偶理论和KKT条件/t340
9.3 MIMO系统接收端的优化问题/t341
9.3.1 MIMO系统发送端和接收端信号模型/t341
9.3.2 与线性接收滤波器有关的性能指标/t342
9.3.3 最优线性接收滤波器/t343
9.3.4 不同性能度量间的联系/t344
9.4 MIMO系统发送端波束形成优化问题/t345
9.4.1 MIMO系统发送端波束形成的凸优化处理/t346
9.4.2 性能指标直接约束的发送端滤波器优化设计/t346
9.4.3 广义性能指标约束的系统发送端滤波器优化设计/t348
9.4.4 最小误比特率发送端滤波器优化设计/t349
9.5 本章要点总结/t350
练习题/t351
参考文献/t352