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第1章 Chapter 1 MIMO无线通信系统发展1

1.1 MIMO无线通信系统发展简史2

1.2 大规模MIMO系统特征及当前研究进展4

1.2.1 大规模MIMO系统研究需求4

1.2.2 基本原理及系统特征4

1.2.3 主要研究内容6

1.2.4 研究现状7

1.3 MIMO无线衰落信道的基本特征11

1.4 大规模MIMO信道特点16

1.4.1 大规模MIMO信道的最佳传播条件16

1.4.2 大规模MIMO信道的非平稳性18

1.4.3 大规模MIMO阵列组态及球面波前18

1.4.4 大规模MIMO用户信道建模19

第2章 Chapter 2 大规模MIMO系统信息论基础及信道容量分析21

2.1 大规模MIMO系统信息论基础22

2.1.1 MIMO技术22

2.1.2 多用户MIMO技术23

2.1.3 大规模MIMO技术24

2.2 大规模MIMO系统模型26

2.2.1 六边形小区26

2.2.2 正交频分复用26

2.2.3 时分双工27

2.2.4 传输模型27

2.3 导频污染形成机理28

2.3.1 反向链路导频传输28

2.3.2 导频污染29

2.4 大规模MIMO信道容量分析30

2.4.1 反向链路数据传输30

2.4.2 前向链路数据传输32

2.5 本章小结34

第3章 Chapter 3 大规模MIMO空分多址传输35

3.1 多用户MIMO传输基本原理36

3.1.1 多用户信道36

3.1.2 多址接入36

3.1.3 多用户MIMO系统的速率域38

3.2 多用户MIMO下行预编码技术40

3.2.1 预编码基本原理40

3.2.2 ZF预编码41

3.2.3 MMSE预编码41

3.3 大规模MIMO空分多址传输42

3.4 联合空分复用传输技术43

3.4.1 系统模型43

3.4.2 JSDM方案44

3.4.3 JSDM性能46

3.4.4 性能仿真47

3.5 大规模MIMO统计空分多址传输49

3.5.1 系统模型49

3.5.2 空间信道特征50

3.5.3 波束域下行最优传输理论54

3.5.4 MB-SDMA传输方案56

3.6 本章小结58

第4章 Chapter 4 大规模MIMO多用户调度技术台59

4.1 多用户MIMO调度基本原理60

4.1.1 多用户MIMO系统模型60

4.1.2 启发式搜索调度算法概述62

4.1.3 基于零空间投影的调度算法64

4.1.4 半正交用户选择算法65

4.1.5 基于树形搜索的调度算法66

4.2 JSDM传输下大规模MIMO多用户调度68

4.2.1 用户分组算法68

4.2.2 组内用户调度算法74

4.3 统计大规模MIMO多用户调度76

4.3.1 多用户和速率及其在线估计76

4.3.2 用户调度算法79

4.4 大规模MIMO多用户调度技术性能评估82

4.4.1 JSDM方案中多用户调度性能82

4.4.2 统计大规模MIMO多用户调度性能84

第5章 Chapter 5 大规模MIMO信道估计与导频设计91

5.1 大规模MIMO信道估计与导频设计基本原理92

5.1.1 信道估计原理92

5.1.2 导频设计基本原理93

5.2 低复杂度的大规模MIMO信道估计93

5.2.1 传统的信道估计94

5.2.2 低复杂度的信道估计95

5.3 基于压缩感知的大规模MIMO信道估计98

5.3.1 压缩感知与信道估计98

5.3.2 压缩感知信道重建方法99

5.3.3 信道反馈与压缩感知100

5.4 导频设计与导频再用101

5.4.1 导频再用与导频污染101

5.4.2 导频再用与导频分配102

5.5 性能评估105

5.5.1 信道估计误差106

5.5.2 传输速率106

5.5.3 频谱效率108

第6章 Chapter 6 大规模多天线接收机109

6.1 系统模型111

6.2 信号解调111

6.2.1 ZF解调器112

6.2.2 LMMSE解调器112

6.2.3 近似信息传递解调器112

6.3 信道估计118

6.3.1 信道特性118

6.3.2 贝叶斯信道估计119

6.4 AMP算法性能评估123

6.4.1 信号解调123

6.4.2 信道估计125

6.5 本章小结128

第7章 Chapter 7 毫米波大规模MIMO技术129

7.1 毫米波信道模型130

7.1.1 可分辨路径集合130

7.1.2 路径损耗131

7.1.3 角度扩散131

7.1.4 阻塞概率132

7.1.5 小尺度衰落133

7.1.6 简化模型133

7.2 结合波分多址与干扰抑制的多用户传输方案134

7.2.1 系统模型135

7.2.2 波束域分析136

7.2.3 多用户传输方案设计139

7.2.4 仿真结果145

7.3 本章小结148

第8章 Chapter 8 大规模MIMO原型验证平台设计和应用149

8.1 Argos原型平台150

8.2 NI原型平台152

8.2.1 NI的大规模MIMO应用程序框架152

8.2.2 128天线大规模MIMO原型验证平台155

8.2.3 IO流速率分析159

8.2.4 系统的同步161

8.2.5 系统实物图和测试结果163

第9章 Chapter 9 大规模MIMO技术最新进展169

9.1 低成本大规模MIMO技术170

9.2 低精度量化研究现状172

9.3 量化OFDM技术174

9.3.1 系统模型174

9.3.2 MAP信道估计176

9.3.3 MMSE数据检测176

9.4 大规模MIMO系统的混合ADC设计方案177

9.4.1 系统模型178

9.4.2 MIMO检测器180

9.4.3 混合ADC设计方案185

9.4.4 仿真结果与分析187

9.5 大规模MIMO系统中的多水平低位数ADC应用方案194

9.5.1 系统模型195

9.5.2 状态演化方程196

9.5.3 多水平低位数ADC替换高位数ADC200

9.5.4 仿真结果与分析203

附录A Appendix A 松弛置信度传播算法推导207

附录B Appendix B AMP算法推导213

附录C Appendix C 概率密度函数修正推导217

附录D Appendix D 缩略语221

参考文献229