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第1章 时变信道的基本原理1

1.1 引言1

1.2 时变信道的物理性质2

1.2.1 波形传播2

1.2.2 多径传播和时间色散2

1.2.3 多普勒效应和频率色散3

1.2.4 路径损耗和衰落5

1.2.5 空间特征5

1.3 确定性的描述5

1.3.1 时延—多普勒域—扩展函数6

1.3.2 延迟尺度域—延迟尺度扩展函数7

1.3.3 时频域—时变传递函数8

1.3.4 延时域—时变脉冲响应9

1.3.5 扩展到多天线系统10

1.4 随机描述11

1.4.1 WSSUS信道11

1.4.2 扩展到多天线系统16

1.4.3 非WSSUS信道19

1.5 欠扩展信道23

1.5.1 色散—欠扩展性质24

1.5.2 相关—欠扩展性质25

1.5.3 近似特征值关系26

1.5.4 时频采样29

1.5.5 近似Karhunen-Loeve变换扩展30

1.6 精简信道模型33

1.6.1 基扩展模型33

1.6.2 精简WSSUS模型36

1.6.3 非WSSUS简化模型38

1.7 测量39

1.7.1 扩频信道探测39

1.7.2 多载波信道探测43

1.7.3 扩展到多天线系统45

1.7.4 二阶统计量测量45

1.8 结论49

参考文献49

第2章 欠扩展WSSUS信道的信息理论54

2.1 系统模型的作用54

2.1.1 真实模型54

2.1.2 文献纵览55

2.1.3 解决工程问题的容量限56

2.2 一个离散系统模型57

2.2.1 信道模型57

2.2.2 连续时间I/O关系的离散化59

2.3 大带宽体制：对角化I/O关系68

2.3.1 功率限制68

2.3.2 非相干容量的定义69

2.3.3 相干容量上限69

2.3.4 CH（τ，ν）中明显上边界容量70

2.3.5 容量下限72

2.3.6 数值举例74

2.3.7 扩展到多天线场景76

2.3.8 数值举例78

2.4 大带宽体制下：有干扰时的I/O关系80

2.4.1 容量下边界81

2.4.2 数值举例86

2.5 高SNR体制87

2.5.1 容量下边界88

2.5.2 数值举例89

2.6 结论92

参考文献93

第3章 快衰落信道下的代数编码96

3.1 引言96

3.1.1 衰落信道模型96

3.1.2 系统模型97

3.2 基于乘积距离的编码设计98

3.2.1 信号空间分集和乘积距离98

3.2.2 格型星座100

3.3 格型100

3.3.1 定义一100

3.3.2 子格型和等效格型102

3.4 代数数论103

3.4.1 代数域104

3.4.2 整基和规范嵌套106

3.5 代数格型108

3.6 理想格型111

3.7 高乘积距离的代数旋转112

3.7.1 Zn理想格型112

3.7.2 旋转Zn-格型码113

3.7.3 基于Golden数的简单二维旋转113

3.7.4 割圆构造114

3.8 球形译码117

3.8.1 球形译码算法118

3.8.2 衰落下的球形译码器122

3.9 旋转星座的性能122

3.10 结论124

参考文献124

第4章 时变信道估计——分块方法125

4.1 引言125

4.2 系统和信道模型126

4.2.1 系统模型126

4.2.2 BEM信道模型128

4.3 基于单块的信道估计129

4.3.1 引言129

4.3.2 信道估计数据模型130

4.3.3 信道估计134

4.3.4 信道辨识137

4.3.5 仿真结果141

4.4 基于多块的信道估计146

4.4.1 引言146

4.4.2 多块OFDM系统的数据模型和BEM147

4.4.3 基于多块信道识别148

4.4.4 仿真结果150

4.5 扩展到MIMO系统中152

4.5.1 引言152

4.5.2 单载波系统152

4.5.3 OFDM系统153

4.6 自适应信道估计154

4.7 结论156

参考文献156

第5章 时变信道下导频设计和最佳传输160

5.1 引言160

5.2 导频设计：一个框架161

5.2.1 导频辅助传输建模161

5.2.2 收发信机结构162

5.2.3 性能准则163

5.3 单载波系统中的最佳TDM导频插入图案164

5.3.1 信道模型164

5.3.2 周期性TDM导频放置165

5.3.3 接收机结构166

5.3.4 最佳准则167

5.3.5 最佳TDM导频放置168

5.3.6 文献注释171

5.4 另一种导频插入策略——叠加训练序列172

5.4.1 基于叠加训练序列的卡尔曼追踪173

5.4.2 叠加训练与TDM方法的性能比较174

5.4.3 文献注释177

5.5 资源配置：训练符号数和功率分配优化177

5.5.1 截断速率分析177

5.5.2 文献注释181

5.6 MIMO信道中的导频设计181

5.7 宽带系统中的导频设计182

5.7.1 OFDMA系统182

5.7.2 CDMA系统183

5.7.3 超宽带183

5.8 结论184

附录184

5.A TDM训练序列方式下的卡尔曼滤波184

5.B 命题5.1的证明184

5.C 引理5.1的证明186

5.D 定理5.1的证明187

参考文献188

第6章 时变信道均衡192

6.1 简介192

6.2 系统模型194

6.2.1 基本假设194

6.2.2 有效信道矩阵Q的结构195

6.3 相干均衡199

6.3.1 相干均衡准则199

6.3.2 相干均衡方法201

6.3.3 时频集中调制解调的相干均衡208

6.3.4 单载波调制/解调的相干均衡211

6.4 非相干均衡212

6.4.1 非相干系统模型212

6.4.2 非相干均衡准则214

6.4.3 非相干均衡工具216

6.4.4 单载波调制/解调的非相干均衡221

6.4.5 非相干均衡用于时频集中调制/解调223

6.5 结论223

附录224

6.A 后验LLR表达推导式（6.36）224

6.B 非相干MLSD表达式（6.73）的推导224

6.C EM递归式（6.91）解释225

6.D 非相干均衡的信息EM（B）算法225

参考文献226

第7章 时变信道下的OFDM系统232

7.1 正交频分复用系统232

7.1.1 系统模型233

7.1.2 快时变信道的影响237

7.1.3 MIMO-OFDM242

7.2 ICI抑制技术243

7.2.1 线性均衡244

7.2.2 非线性均衡250

7.2.3 发射机预处理255

7.2.4 扩展至MIMO-OFDM259

7.3 时变信道估计260

7.3.1 LTV信道的基扩展模型260

7.3.2 基于训练的信道估计262

7.3.3 迭代信道估计和Turbo均衡265

7.3.4 信道估计对BER性能的影响266

7.3.5 MIMO-OFDM系统的信道估计266

7.4 结束语267

7.4.1 系统和应用方面268

7.4.2 未解决的问题269

参考文献269

第8章 时变信道下多用户MIMO接收机处理276

8.1 引言276

8.2 多用户MIMO系统277

8.3 复杂度降低方式279

8.3.1 MAP检测的迭代近似279

8.3.2 时变信道的降秩模型281

8.3.3 Krylov子空间方法282

8.3.4 球形解码286

8.4 迭代多用户MIMO时变信道估计289

8.4.1 信号模型289

8.4.2 降秩LMMSE信道估计器290

8.4.3 基于Slepian和Fourier比较290

8.4.4 降秩LMMSE信道估计的Krylov逼近291

8.5 线性联合天线多用户检测292

8.5.1 码片空间的多用户检测292

8.5.2 用户空间内的多用户检测293

8.6 非线性检测294

8.6.1 利用降秩信道模型294

8.6.2 球形软解码296

8.6.3 计算复杂度298

8.7 仿真结果299

8.7.1 误码率比较300

8.7.2 计算复杂度对比302

8.8 结论303

附录303

参考文献305

第9章 宽带时变信道的时间尺度和色散处理308

9.1 引言308

9.1.1 宽带信道特征须知308

9.1.2 宽带弥散信道特性的例子310

9.1.3 本章内容312

9.2 窄带信道特性312

9.2.1 窄带扩展功能312

9.2.2 离散信道特性和有限近似313

9.3 宽带延迟一尺度信道特性314

9.3.1 窄带和宽带条件314

9.3.2 宽带传播函数315

9.3.3 离散延迟尺度信道特性316

9.3.4 有限的近似317

9.3.5 多径尺度分集318

9.3.6 时间尺度rake接收机319

9.4 宽带色散信道特性322

9.4.1 色散时频结构322

9.4.2 分散传播功能和统一的扭曲关系322

9.4.3 物理限制的离散色散信道323

9.4.4 通用时频rake接收机325

9.5 水下无线通信信道325

9.5.1 浅水环境模型325

9.5.2 浅水环境的时频特征327

9.5.3 时—频模式分离327

9.5.4 色散分集接收机设计329

9.5.5 浅水通信的数值仿真331

9.6 应用实例333

9.7 结论336

参考文献337