大規(guī)模MIMO無線通信

目錄
序
前言
符號說明
第1章 緒論 1
1.1 大規(guī)模MIMO信道模型與信道信息獲取 1
1.2 大規(guī)模MIMO上下行數(shù)據(jù)傳輸 3
1.3 大規(guī)模MIMO同步與控制信息傳輸 7
1.4 后續(xù)各章 內(nèi)容提要 9
第2章 大規(guī)模MIMO信道模型 13
2.1 大規(guī)模MIMO窄帶信道模型 13
2.2 大規(guī)模MIMO-OFDM信道模型 16
2.3 毫米波/太赫茲大規(guī)模MIMO波束域信道模型 20
2.3.1 下行波束域信道模型 20
2.3.2 下行波束域信道漸近特征 21
2.3.3 下行波束域信道近似 23
2.3.4 上行波束域信道模型 24
2.4 附錄 26
2.4.1 引理2.1的證明 26
2.4.2 式（2.16）的推導(dǎo) 27
2.4.3 命題2.1的證明 28
2.4.4 命題2.2的證明 30
2.4.5 命題2.3的證明 31
第3章 大規(guī)模MIMO信道狀態(tài)信息獲取 33
3.1 角度域?qū)ьl復(fù)用信道狀態(tài)信息獲取 33
3.1.1 導(dǎo)頻復(fù)用機(jī)理 33
3.1.2 導(dǎo)頻復(fù)用情況下的多用戶傳輸 36
3.1.3 導(dǎo)頻資源調(diào)度設(shè)計 39
3.1.4 數(shù)值仿真 43
3.1.5 小結(jié) 46
3.2 角度時延域?qū)ьl復(fù)用信道狀態(tài)信息獲取 49
3.2.1 基于相移可調(diào)導(dǎo)頻的信道獲取：單符號情形 49
3.2.2 基于相移可調(diào)導(dǎo)頻的信道獲?。憾喾柷樾?57
3.2.3 數(shù)值仿真 60
3.2.4 小結(jié) 64
3.3 附錄 65
3.3.1 定理3.1的證明 65
3.3.2 定理3.2的證明 66
3.3.3 定理3.3的證明 66
3.3.4 引理3.1的證明 69
3.3.5 定理3.4的證明 69
3.3.6 命題3.1的證明 70
第4章 大規(guī)模MIMO上行傳輸 72
4.1 自由概率 72
4.1.1 概述 72
4.1.2 自由概率與算子值自由概率 73
4.1.3 隨機(jī)矩陣多項(xiàng)式的自由確定性等同 77
4.1.4 基于自由確定性等同的容量分析 80
4.2 大規(guī)模MIMO上行信道容量分析 84
4.2.1 概述 84
4.2.2 問題陳述 85
4.2.3 基于自由確定性等同的容量分析 88
4.2.4 和速率容量可達(dá)的*優(yōu)發(fā)送協(xié)方差矩陣 93
4.2.5 數(shù)值仿真 95
4.2.6 小結(jié) 98
4.3 大規(guī)模MIMO上行低復(fù)雜度多項(xiàng)式展開信號檢測 99
4.3.1 概述 99
4.3.2 系統(tǒng)模型和問題陳述 100
4.3.3 基于經(jīng)驗(yàn)矩確定性等同的低復(fù)雜度PE檢測器 103
4.3.4 低復(fù)雜度PE檢測器算法 108
4.3.5 數(shù)值仿真 109
4.3.6 小結(jié) 113
4.4 附錄 113
4.4.1 定理4.1的證明 113
4.4.2 定理4.2的證明 118
4.4.3 引理4.1的證明 123
4.4.4 定理4.4的證明 124
4.4.5 引理4.2的證明 127
4.4.6 引理4.3的證明 127
4.4.7 定理4.5的證明 128
4.4.8 定理4.6的證明 130
4.4.9 定理4.7的證明 132
4.4.10 引理4.4的證明 135
4.4.11 定理4.8的證明 136
4.4.12 定理4.9的證明 138
第5章 大規(guī)模MIMO下行傳輸 139
5.1 大規(guī)模MIMO波束分多址傳輸 139
5.1.1 概述 139
5.1.2 信道模型及其空間特性 139
5.1.3 基于和速率上界的下行*優(yōu)傳輸 142
5.1.4 波束分多址傳輸 147
5.1.5 數(shù)值仿真 153
5.1.6 小結(jié) 156
5.2 多小區(qū)大規(guī)模MIMOBDMA傳輸功率分配 156
5.2.1 概述 156
5.2.2 系統(tǒng)模型 157
5.2.3 *大化和速率的功率分配設(shè)計 159
5.2.4 功率分配算法 162
5.2.5 數(shù)值仿真 167
5.2.6 小結(jié) 172
5.3 逐波束同步毫米波/太赫茲大規(guī)模MIMO傳輸 172
5.3.1 逐波束時頻同步 172
5.3.2 逐波束同步的波束分多址傳輸 179
5.3.3 數(shù)值仿真 184
5.3.4 小結(jié) 189
5.4 大規(guī)模MIMO下行魯棒預(yù)編碼傳輸方法 189
5.4.1 概述 189
5.4.2 系統(tǒng)模型和問題陳述 190
5.4.3 基于確定性等同的魯棒線性預(yù)編碼設(shè)計 194
5.4.4 低復(fù)雜度魯棒線性預(yù)編碼設(shè)計 201
5.4.5 數(shù)值仿真 206
5.4.6 小結(jié) 210
5.5 附錄 210
5.5.1 引理5.1的證明 210
5.5.2 引理5.2的證明 210
5.5.3 引理5.3的證明 212
5.5.4 引理5.4的證明 214
5.5.5 定理5.4的證明 215
5.5.6 定理5.5的證明 218
5.5.7 定理5.6的證明 219
5.5.8 定理5.7的證明 220
5.5.9 定理5.8的證明 222
5.5.10 定理5.9的證明 223
5.5.11 定理5.10的證明 227
5.5.12 定理5.11的證明 229
5.5.13 定理5.12的證明 230
第6章 大規(guī)模MIMO全向預(yù)編碼傳輸 233
6.1 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中基于全向預(yù)編碼的傳輸方法 233
6.1.1 概述 233
6.1.2 系統(tǒng)模型 234
6.1.3 全向預(yù)編碼矩陣需要滿足的條件 238
6.1.4 全向預(yù)編碼矩陣設(shè)計與性能分析 240
6.1.5 數(shù)值仿真 246
6.1.6 小結(jié) 250
6.2 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的全向空時編碼方法 250
6.2.1 概述 250
6.2.2 系統(tǒng)模型 251
6.2.3 STBC應(yīng)滿足的基本條件 253
6.2.4 STBC的設(shè)計方法與分集性能分析 255
6.2.5 STBC設(shè)計實(shí)例 258
6.2.6 數(shù)值仿真 263
6.2.7 小結(jié) 265
6.3 毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中基于全向預(yù)編碼與全向合并的同步方法 266
6.3.1 概述 266
6.3.2 系統(tǒng)模型 267
6.3.3 預(yù)編碼矩陣與合并矩陣應(yīng)滿足的基本條件 269
6.3.4 預(yù)編碼矩陣與合并矩陣對同步性能的影響 271
6.3.5 預(yù)編碼矩陣與合并矩陣的設(shè)計 278
6.3.6 數(shù)值仿真 282
6.3.7 小結(jié) 285
6.4 附錄 285
6.4.1 引理6.1的證明 285
6.4.2 定理6.1的證明 288
6.4.3 定理6.3的證明 288
6.4.4 引理6.3的證明 289
6.4.5 GLRT檢測器的推導(dǎo) 291
6.4.6 MD概率與FA概率的推導(dǎo) 293
6.4.7 引理6.5的證明 295
6.4.8 引理6.6的證明 298
6.4.9 引理6.7的證明 299
第7章 波束域大規(guī)模MIMO光無線通信 300
7.1 利用發(fā)送透鏡的波束域大規(guī)模MIMO光無線通信 300
7.1.1 概述 300
7.1.2 基于發(fā)送透鏡的光通信系統(tǒng)與信道建模 301
7.1.3 基于線性預(yù)編碼的傳輸方法 309
7.1.4 總功率約束條件下波束分多址傳輸 313
7.1.5 單個LED功率約束條件下波束分多址傳輸 317
7.1.6 數(shù)值仿真 319
7.1.7 小結(jié) 324
7.2 利用收發(fā)透鏡的網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模MIMO光無線通信 324
7.2.1 概述 324
7.2.2 網(wǎng)絡(luò)MIMO光傳輸信道模型 325
7.2.3 總功率約束下網(wǎng)絡(luò)BDMA傳輸 332
7.2.4 單個LED功率約束下網(wǎng)絡(luò)BDMA傳輸 338
7.2.5 數(shù)值仿真 340
7.2.6 小結(jié) 344
7.3 附錄 344
7.3.1 定理7.1的證明 344
7.3.2 定理7.3的證明 345
7.3.3 定理7.4的證明 347
7.3.4 定理7.5的證明 348
7.3.5 定理7.9的證明 350
7.3.6 定理7.10的證明 351
7.3.7 定理7.13的證明 352
參考文獻(xiàn) 353
索引 373