5G空时信号处理

《5G空时信号处理》以第五代(5G)移动通信系统为背景，梳理与总结其中具有代表性的关键技术——MIMO空时信号处理技术。《5G空时信号处理》分为6章，主要包括绪论、信道建模、信道估计技术、MIMO检测技术、智能表面辅助的MIMO处理技术、空间调制与序号调制技术和总结。《5G空时信号处理》每章后面附有习题，可供读者自主学习和练习。本书可作为信息与通信工程以及相关领域硕士研究生的教材，也可作为高年级本科生和博士研究生的教材，同时可供从事移动通信领域研究、开发和维护的专业技术人员参考。

第1章 绪论 1
1.1 5G移动通信概述 1
1.1.1 物理层技术趋势 2
1.1.2 网络层技术趋势 3
1.2 5G移动通信系统 5
1.2.1 技术优势 5
1.2.2 频谱分配 6
1.2.3 多址与双工技术 8
1.2.4 帧结构 9
1.2.5 协议栈结构 12
1.2.6 信道分类 13
1.2.7 天线端口 15
1.3 5G移动通信网络 16
1.3.1 5G-RAN 16
1.3.2 5G-CN 19
1.4 5G中的大规模 MIMO 23
1.4.1 应用场景 23
1.4.2 下行预编码 24
1.4.3 上行预编码 25
1.4.4 波束管理 26
1.5 本章 小结 28
习题 28
参考文献 29
第2章 信道建模 30
2.1 大规模 MIMO引入的方向性 31
2.1.1 信道相关性 32
2.1.2 上行与下行系统模型 33
2.1.3 空间信道相关性的影响 35
2.2 高频信道建模 36
2.2.1 毫米波传播特性 37
2.2.2 毫米波信道模型 40
2.3 本章 小结 42
习题 43
参考文献 43
第3章 信道估计技术 45
3.1 接收信号模型 45
3.2 OFDM传输下的信道估计方案 46
3.2.1 基于频域信道响应的信道估计方案 46
3.2.2 变换域信道估计 47
3.2.3 基于参数模型的信道估计 48
3.2.4 迭代信道估计 50
3.2.5 MIMO-OFDM信道估计 53
3.3 导频污染对信道估计的影响 55
3.3.1 导频污染的来源 56
3.3.2 导频污染的影响 58
3.3.3 缓解导频污染的方法 61
3.4 本章 小结 63
习题 64
参考文献 64
第4章 MIMO检测技术 67
4.1 线性 MIMO检测算法 68
4.1.1 线性检测算法 69
4.1.2 线性检测的迭代近似算法 71
4.2 非线性 MIMO检测算法 77
4.2.1 干扰抵消技术 77
4.2.2 穷搜枚举检测与其简化变体 80
4.2.3 非线性预处理与后处理技术 92
4.3 迭代 MIMO检测算法 94
4.3.1 图模型 94
4.3.2 马尔可夫随机场置信传播 97
4.3.3 因子图置信传播 101
4.3.4 近似消息传递 109
4.3.5 期望传播 111
4.4 深度学习 MIMO检测算法 114
4.4.1 数据驱动的 MIMO检测 114
4.4.2 模型驱动的 MIMO检测 118
4.5 MIMO检测算法与信道译码器的级联 120
4.5.1 迭代检测与译码 120
4.5.2 Turbo迭代的应用 122
4.6 实复混合调制 125
4.6.1 实复混合调制模型 125
4.6.2 上行多用户配对算法 131
4.6.3 仿真结果 134
4.7 基于干扰抑制的 MIMO检测算法 135
4.7.1 干扰下的接收信号模型 137
4.7.2 干扰抑制接收机算法 139
4.7.3 干扰抑制接收机仿真结果 142
4.8 本章 小结 143
习题 144
参考文献 145
第5章 智能表面辅助的 MIMO处理技术 148
5.1 智能表面的现有研究 148
5.1.1 智能表面 148
5.1.2 大型智能表面 151
5.1.3 智能表面与中继的差异 153
5.2 智能表面辅助传输的频谱效率分析 157
5.3 智能表面辅助传输的波束成形设计 160
5.3.1 SDR算法 162
5.3.2 DC算法 164
5.3.3 算法性能对比 165
5.4 信号检测方法 166
5.5 本章 小结 168
习题 168
参考文献 169
第6章 空间调制与序号调制技术 171
6.1 天线域的空间调制 171
6.1.1 空间调制的基本概念与数学模型 171
6.1.2 空间调制结合空时编码 178
6.1.3 广义空间调制 185
6.2 子载波域的序号调制 192
6.2.1 OFDM中子载波域序号调制 192
6.2.2 协作交织传输的序号调制优化方法 199
6.2.3 基于扩频码序号调制的优化方法 202
6.3 单载波传输下的序号调制 210
6.3.1 接收机线性均衡算法 211
6.3.2 接收机迭代检测算法 212
6.3.3 接收机压缩感知检测算法 215
6.3.4 单载波传输下序号调制的仿真结果 217
6.4 单载波传输下天线域的空间调制 220
6.4.1 单载波传输下天线域空间调制的信号模型 220
6.4.2 接收机均衡算法 222
6.4.3 接收机均衡算法的仿真结果 223
6.5 本章 小结 223
习题 224
参考文献 224