本书主要介绍离散调制信号MIMO 传输理论与方法，重点关注了三方面的内容：离散调制信号基础理论、均匀分布离散调制信号MIMO 预编码设计、非均匀分布离散调制信号MIMO传输方法。本书共6 章，分为3 个部分：第1～3 章概述移动通信系统和MIMO 传输技术的发展历程及趋势，并介绍MIMO 传输理论极限及离散调制信号基础理论；第4 章、第5 章分别介绍离散调制信号下的点对点MIMO 传输和多用户MIMO 传输；第6 章讨论基于概率幅度成型的离散调制信号MIMO 传输。
本书适合无线通信领域的科研人员、教学人员和相关专业的研究生阅读，也可供相关工程技术人员参考。
1.介绍了现代无线通信中的核心技术MIMO/大规模MIMO技术；
2.系统讨论实际离散调制信号MIMO传输技术的书；
3.同时具有较强的理论深度和实际应用背景，同时适合于无线通信学术界和工业界的研究人员；
4.作者为上海交通大学无线通信团队5G底层技术专 家。
吴泳澎
博士,现任上海交通大学长聘教轨副教授，主要从事空时无线通信理论与关键技术研究，目前已在IEEE期刊发表论文90余篇，多篇论文入选ESI热点及高被引论文。获国家自然基金委优 秀青年科学基金项目资助，获IEEE通信学会亚太区杰出青年研究学 者奖等荣誉和奖励，入选中国科协“青年托举人才计划”和2014德国洪堡学 者。现任IEEE 资 深会员，并受邀担任IEEE Transactions on Communications, IEEE Wireless Communication以及 IEEE Communications Letters编委。现主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题以及华为、中兴、国家电网等科研项目多项。
第 1章 移动通信系统和MIMO传输技术的发展历程及趋势. 1
1.1 移动通信系统的发展历程.2
1.1.1 第 一代移动通信系统2
1.1.2 第二代移动通信系统4
1.1.3 第三代移动通信系统4
1.1.4 第四代移动通信系统6
1.1.5 第五代移动通信系统7
1.2 MIMO 传输技术的发展历程.9
1.2.1 智能天线技术9
1.2.2 单用户MIMO 传输技术.10
1.2.3 多用户MIMO 传输技术.12
1.2.4 大规模MIMO 传输技术.15
1.3 MIMO 传输技术的发展趋势18
1.3.1 毫米波MIMO 通信.18
1.3.2 低轨卫星MIMO 通信18
1.3.3 MIMO 巨址无线通信.19
1.4 本章小结.20
参考文献20
第 2章 MIMO传输理论极限 27
2.1 MIMO 信道建模28
2.1.1 MIMO 物理信道建模.28
2.1.2 MIMO 统计信道建模.31
2.2 单用户MIMO 信道容量35
2.2.1 发射端完全已知瞬时CSI 35
2.2.2 发射端完全未知CSI36
2.2.3 发射端仅知统计CSI37
2.3 上行MIMO MAC 容量44
2.3.1 发射端完全已知所有用户的瞬时CSI44
2.3.2 发射端仅知所有用户的统计CSI46
2.4 下行MIMO BC 容量47
2.4.1 发射端完全已知所有用户的瞬时CSI47
2.4.2 发射端仅知所有用户的统计CSI50
2.5 本章小结.53
参考文献54
第3章 离散调制信号基础理论 57
3.1 高斯信道下互信息与MMSE 的关系.58
3.1.1 标量高斯信道模型58
3.1.2 连续时间高斯信道模型63
3.2 MIMO 高斯信道下互信息的梯度68
3.2.1 互信息关于信道的梯度68
3.2.2 互信息关于其他系统参数的梯度.73
3.3 本章小结.77
参考文献77
第4章 离散调制信号下的点对点MIMO传输 79
4.1 并行高斯信道下的最优功率分配策略80
4.1.1 系统模型80
4.1.2 最优功率分配策略81
4.1.3 水银注水功率分配策略85
4.2 一般性MIMO 复高斯信道预编码设计.87
4.2.1 系统模型87
4.2.2 互信息函数的性质89
4.2.3 预编码设计.94
4.2.4 仿真验证96
4.3 大规模MIMO 系统的低复杂度分块传输策略98
4.3.1 分块传输的基本思想.98
4.3.2 系统模型99
4.3.3 大维矩阵下的互信息.100
4.3.4 预编码结构104
4.3.5 预编码优化设计.107
4.3.6 一些特殊信道模型109
4.3.7 仿真验证113
4.4 本章小结.116
参考文献117
第5章 离散调制信号下的多用户MIMO传输119
5.1 上行MIMO MAC 的预编码设计.120
5.1.1 系统模型120
5.1.2 离散调制信号下的MIMO MAC 速率域121
5.1.3 上行MIMO MAC 下最优预编码矩阵的必要条件.122
5.1.4 最大化加权和速率的预编码迭代算法124
5.1.5 MIMO MAC 下的迭代接收机.125
5.1.6 仿真验证127
5.2 下行MIMO BC 的预编码设计.129
5.2.1 系统模型129
5.2.2 离散调制信号下的MIMO BC 可达速率129
5.2.3 下行MIMO BC 下最优预编码矩阵的必要条件.132
5.2.4 最大化加权和速率的线性预编码迭代算法135
5.2.5 MIMO BC 下的迭代接收机136
5.2.6 仿真验证137
5.3 本章小结.139
参考文献139
第6章 基于概率幅度成型的离散调制信号MIMO传输 141
6.1 PAS 的基础知识142
6.1.1 离散时间信道模型142
6.1.2 加性高斯白噪声信道容量143
6.1.3 幅移键控与信道容量.143
6.1.4 熵最大化输入分布144
6.1.5 PAS 的理论增益.145
6.1.6 系统编码146
6.1.7 分块最大似然解码147
6.2 PAS 系统.148
6.2.1 固定成分分布匹配器.148
6.2.2 PAS 的主要思想和步骤150
6.2.3 最优操作点151
6.2.4 比特度量解码154
6.2.5 格雷映射156
6.2.6 实际操作点158
6.2.7 速率调节159
6.3 算术编码的实现.160
6.3.1 算术编码的基础.161
6.3.2 使用浮点数进行编码和解码.161
6.3.3 使用无限长度整数进行编码和解码.163
6.3.4 使用有限长度整数实现无限精度的算术编码163
6.4 LDPC 的编码和解码164
6.4.1 LDPC 简介164
6.4.2 LDPC 编码165
6.4.3 LDPC 解码166
6.5 基于PAS 的MIMO 传输167
6.5.1 系统模型167
6.5.2 互信息优化168
6.5.3 仿真验证172
6.6 本章小结.175
参考文献175
主要术语表 177
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