本書深入淺出地論述了MIMO技術的原理和實現方式，對射頻傳播、空時編碼、空間復用、頻分正交在寬帶MIMO中的應用，MIMO容量的理論公式和信道估計等主題進行深入研究，同時，詳細描述了商用Wi-Fi和移動無線通信網絡如何實現MIMO技術，幫助讀者把理論應用到實際的無線通信繫統中。

本書還介紹了數學矩陣和信息論中的關鍵概念，通過一步步嚴謹的推導，得出關鍵性結論。大量的工作案例和章末的習題都有助於加強和鞏固讀者的理解。對於從事通信行業的讀者來說，它將是一本完美介紹MIMO繫統的書籍。

目錄

原書前言

D1章 MIMO通信概述 1

1.1 MIMO是什麼 1

1.2 MIMO的歷史 3

1.3 智能天線與MIMO 5

1.4 單用戶與多用戶MIMO 5

1.5 空間分集概述 6

? 1.5.1 分集的概念 6

? 1.5.2 接收和發射分集 8

? 1.5.3 常規分集性能 9

? 1.5.4 分集階數和分集增益之間的關繫 10

1.6 空間復用概述 11

? 1.6.1 空間復用的概念 12

1.7 開環和閉環MIMO 13

1.8 MIMO技術的實際應用 14

? 1.8.1 商用MIMO的實現 14

? 1.8.2 MIMO性能的測量 15

1.9 矩陣概述 17

? 1.9.1 基本定義 17

? 1.9.2 定理和性質 18

習題20

D2章 MIMO容量公式 23

2.1 信息是什麼 23

2.2 熵 24

2.3 互信息 25

2.4 SISO容量的定義 26

2.5 MIMO容量的定義 27

? 2.5.1 MIMO繫統模型 27

? 2.5.2 容量 28

2.6 H(z)的估計 28

2.7 H（r)的估計29

2.8 Z終結果 30

? 2.8.1 實信號 30

? 2.8.2 復信號 31

習題31

D3章 MIMO信道容量公式的應用 33

3.1 CSIR假設下的MIMO信道容量 33

3.2 本征信道和信道的秩 34

3.3 信道特征值的Z優分布 35

3.4 特征波束形成 37

3.5 特征波束形成的功率Z優分配 39

? 3.5.1 注水算法 39

? 3.5.2 注水算法的討論 40

3.6 單模特征波束形成 41

3.7 性能比較 42

? 3.7.1 Nr≥Nt的結果 42

? 3.7.2 Nt>Nr的結果 45

3.8 SIMO和MISO信道的容量 46

? 3.8.1 SIMO容量 46

? 3.8.2 MISO容量 46

3.9 隨機信道的容量 48

? 3.9.1 Hw的定義 48

? 3.9.2 N較大時的Hw信道容量 48

? 3.9.3 遍歷容量 49

? 3.9.4 中斷容量 51

習題53

D4 章射頻傳播 55

4.1 多徑信道現像 55

4.2 冪律傳播 56

4.3 多徑信道的脈衝響應 58

4.4 內在多徑信道參數 60

? 4.4.1 τ相關參數 61

? 4.4.2 t相關參數 66

4.5 多徑信道類別 69

? 4.5.1 平坦衰落 70

? 4.5.2 頻率選擇性衰落 70

? 4.5.3 快衰落和慢衰落 72

4.6 小尺度衰落統計 72

? 4.6.1 瑞利衰落 72

? 4.6.2 萊斯衰落 74

習題74

D5章 MIMO信道模型 76

5.1 LOS幾何結構的MIMO信道 76

5.2 互相關的一般信道模型 77

5.3 Kronecker信道模型 79

5.4 天線相關性對MIMO容量的影響 81

5.5 Rt和Rr在天線間距和散射角上的關繫 82

5.6 針孔散射 85

5.7 可視信道模型 86

習題88

D6章 Alamouti編碼 89

6.1 Z大比接收合並（MRRC） 89

6.2 實現發射分集的挑戰 91

6.3 2×1 Alamouti編碼 91

6.4 2×Nr Alamouti編碼 93

? 6.4.1 2×2案例 93

? 6.4.2 2×Nr案例 94

6.5 MRRC和Alamouti接收器中Z大似然解調 95

6.6 性能結果 97

? 6.6.1 理論性能分析 97

? 6.6.2 Alamouti和MRRC繫統仿真 98

? 6.6.3 結果 99

習題100

D7章 空時編碼 102

7.1 空時編碼介紹 102

? 7.1.1 STBC編碼速率定義 102

? 7.1.2 STBC頻譜效率 103

? 7.1.3 空時編碼的分類法 104

7.2 空時編碼設計準則 105

? 7.2.1 常見成對差錯概率表達式 106

? 7.2.2 瑞利衰落中成對差錯概率 109

? 7.2.3 萊斯衰落中成對差錯概率 110

? 7.2.4 設計準則總結 110

7.3 正交空時分組碼 113

? 7.3.1 實數方形OSTBC114

? 7.3.2 實數非方形OSTBC 114

? 7.3.3 復數OSTBC 116

? 7.3.4 OSTBC解碼 117

? 7.3.5 OSTBC性能仿真 119

? 7.3.6 OSTBC性能結果 120

7.4空時格碼 121

? 7.4.1 空時格碼編碼 121

? 7.4.2 空時格碼性能結果 123

習題125

D8章 空間復用 127

8.1 空間復用概述 127

8.2 BLAST編碼結構 129

? 8.2.1 垂直分層空時碼（V-BLAST） 129

? 8.2.2 水平分層空時碼（H-BLAST） 130

? 8.2.3 對角分層空時碼（D-BLAST） 130

8.3 H-BLAST和V-BLAST多路分解方式 131

? 8.3.1 迫零算法（ZF） 131

? 8.3.2 干擾抵消迫零算法（ZF-IC） 134

? 8.3.3 線性Z小方均誤差估計（LMMSE） 137

? 8.3.4 干擾抵消線性Z小方均誤差算法（LMMSE-IC） 140

? 8.3.5 BLAST的結果 143

? 8.3.6 在信噪比較大的情況下比較ZF和LMMSE檢測147

8.4 多組空時碼（MGSTC）調制 147

? 8.4.1 MGSTC編碼器結構 147

? 8.4.2 術語 148

? 8.4.3 MGSTC解碼 149

? 8.4.4 相關組的分集 153

? 8.4.5 MGSTC的性能結果 153

習題155

D9章 寬帶MIMO 156

9.1 平坦衰落和頻率選擇性衰落 156

9.2 應對頻率選擇性衰落的方法 157

? 9.2.1 利用頻率選擇性衰落 157

? 9.2.2 對抗頻率選擇性衰落 158

9.3 傳統OFDM 160

9.4 MIMO OFDM 162

9.5 OFDMA 165

9.6 空頻分組碼（SFBC） 166

習題168

D10章 信道估計 169

10.1 概述 169

10.2 導頻分配策略 170

? 10.2.1 窄帶MIMO信道 170

? 10.2.2 寬帶MIMO信道 170

? 10.2.3 導頻間隔設計 171

? 10.2.4 空間導頻分配策略 173

10.3 窄帶MIMO信道估計 174

? 10.3.1 Z大似然信道估計 174

? 10.3.2 Z小二乘信道估計 175

? 10.3.3 線性Z小方均誤差信道估計 176

? 10.3.4 選擇導頻符號 177

? 10.3.5 窄帶信道估計性能 178

10.4 寬帶MIMO信道估計 179

? 10.4.1 頻域信道估計 180

? 10.4.2 時頻域插值 181

習題182

D11章 MIMO實例 183

11.1 Wi-Fi 183

? 11.1.1 802.11n概述 183

? 11.1.2 802.11n數據包結構 185

? 11.1.3 802.11n HT發射器結構 187

? 11.1.4 802.11n中的空時分組碼 191

? 11.1.5 802.11n中的OFDM 193

? 11.1.6 信道估計 195

? 11.1.7 802.11n的調制和編碼方案 198

11.2 LTE 198

? 11.2.1 概述和歷史 198

? 11.2.2 LTE的波形結構 199

? 11.2.3 LTE發射器框圖 201

? 11.2.4 DL發射分集 202

? 11.2.5 空間復用 203

? 11.2.6 LTE數據傳輸速率 205

習題207

附錄 208

附錄A MIMO繫統方程歸一化 208

附錄B 定理5.2的證明 209

附錄C 式（7.9）的推導 211

附錄D 選定的OSTBC的Z大似然解碼規則 212

附錄E 式（8.68）的推導 214

附錄F 802.11n非不等HT調制和編碼參數 216

參考文獻 219