下一代宽带无线通信OFDM与MIMO技术

第1章概述1

1.1移动通信概述1

1.2世界移动通信发展概况2

1.3我国移动通信的发展6

1.4未来移动通信的发展7

1.4.1概述7

1.4.2第四代移动通信系统的特征8

1.4.3超3G在国际上的研究进展9

1.4.4第四代移动通信系统中的关键技术10

1.5本书结构12

1.5.1第一部分：背景知识12

1.5.2第二部分：OFDM系统关键技术12

1.5.3第三部分：MIMO系统关键技术13

1.5.4第四部分：未来移动通信系统资源调度技术13

1.5.5第五部分：B3G和新兴的无线技术14

参考文献15

第2章OFDM技术基本原理16

2.1OFDM的基本原理17

2.2OFDM的关键技术21

2.2.1DFT的实现21

2.2.2保护间隔、循环前缀和子载波数的选择22

2.2.3加窗技术28

2.2.4RF调制31

2.2.5OFDM基本参数的选择32

2.3本章小结33

参考文献33

第3章OFDM中的峰均比问题40

3.1峰均比的定义及分布40

3.2解决峰均比问题的方法42

3.2.1限幅类技术42

3.2.2编码类技术52

3.2.3概率类技术58

3.3本章小结76

参考文献77

第4章OFDM系统中的同步技术81

4.1OFDM同步技术的分类81

4.1.1采样钟同步81

4.1.2符号定时同步82

4.1.3频偏估计82

4.2同步误差对OFDM系统性能影响83

4.2.1OFDM信号的表示83

4.2.2OFDM系统中ICI干扰分析84

4.2.3同步误差对OFDM系统的性能影响87

4.3OFDM同步算法89

4.3.1基于CP的同步算法90

4.3.2数据辅助同步算法102

4.3.3联合CP和数据辅助的同步算法109

4.3.4盲同步算法113

4.4本章小结122

参考文献122

第5章OFDM系统中的信道估计技术130

5.1OFDM系统130

5.2信道估计算法133

5.2.1LS信道估计算法133

5.2.2LMMSE信道估计算法134

5.2.3基于DFT的信道估计算法134

5.2.4基于SVD的信道估计算法139

5.2.5最大似然估计算法144

5.3软比特信息提取147

5.4本章小结149

参考文献150

第6章OFDM多址接入技术154

6.1多址技术简介154

6.2与FDMA结合的系统157

6.2.1OFDMA方案157

6.2.2FH-OFDMA方案160

6.2.3IFDMA技术161

6.2.4DFT-SOFDM技术165

6.3与TDMA结合的系统168

6.4与CDMA结合的系统170

6.4.1MC-CDMA方案170

6.4.2MC-DS-CDMA技术175

6.4.3二维扩频VSF-OFCDM技术175

6.5本章小结179

参考文献179

第7章MIMO信道模型及容量分析184

7.1无线MIMO空时信道模型184

7.1.1确定性的MIMO信道模型184

7.1.2随机MIMO信道模型187

7.2无线MIMO信道容量分析193

7.2.1平均分配发射功率的MIMO信道容量193

7.2.2自适应分配发射功率的MIMO信道容量200

7.3本章小结203

参考文献204

第8章MIMO系统及信号处理207

8.1MIMO技术基础207

8.2MIMO复用系统209

8.2.1系统模型209

8.2.2非线性接收机210

8.2.3线性接收机211

8.2.4检测算法的比较215

8.3MIMO分集系统215

8.3.1空时格状编码(STTC)215

8.3.2空时分组编码(STBC)216

8.3.3空时编码方法比较218

8.4本章小结218

参考文献218

第9章MIMO-OFDM系统222

9.1MIMO-OFDM系统模型222

9.1.1MIMO-OFDM导引序列设计224

9.1.2导频插入224

9.2MIMO-OFDM系统中的时频同步225

9.2.1捕获模式下的同步算法225

9.2.2采样频偏纠正和跟踪228

9.3MIMO-OFDM信道估计230

9.3.1基本信道估计230

9.3.2信道估计的最优训练序列233

9.3.3简化信道估计算法234

9.4MIMO-OFDM系统中的空时编码技术235

9.4.1多载波延迟分集调制236

9.4.2闭环MIMO-OFDM系统237

9.5MIMO-OFDM系统中的纠错编码240

9.5.1SISO平坦衰落信道下的LDPC编码240

9.5.2有或无OFDM下的SISO和MIMO信道242

9.6天线与波束选择243

9.6.1天线选择243

9.6.2波束选择243

9.7本章小结244

参考文献244

第10章OFDM系统下的资源调度研究247

10.1OFDM系统频率时间二维无线资源调度248

10.1.1频率时间二维资源调度系统模型248

10.1.2系统容量分析251

10.1.3资源调度算法252

10.1.4仿真分析与讨论258

10.2本章小结264

参考文献265

第11章未来无线通信系统的空时调度技术267

11.1MIMO空时调度综述267

11.1.1协作通信与协作分集268

11.1.2天线选择269

11.1.3多用户分集270

11.1.4虚拟MIMO271

11.1.5波束赋型、预编码271

11.2天线选择系统中多用户分集性能分析271

11.2.1系统模型描述273

11.2.2中断概率性能分析274

11.2.3系统容量分析276

11.2.4误符号率分析278

11.2.5仿真分析281

11.3本章小结288

参考文献288

第12章LTE:3GPP向4G的长期演进292

12.13GPP的长期演进标准LTE293

12.2LTE长期演进的起源293

12.3LTE的技术要求294

12.3.1峰值速率295

12.3.2控制面和用户面延时296

12.3.3系统吞吐量296

12.3.4频谱效率296

12.3.5移动性支持297

12.3.6覆盖297

12.3.7增强的MBMS298

12.3.8与3GPP无线接入技术(RAT)的共存及互通298

12.3.9系统体系结构和演进299

12.3.10无线资源管理299

12.3.11复杂度问题299

12.4LTE的无线接口协议300

12.4.1LTE的协议体系300

12.4.2层1300

12.4.3层2301

12.5LTE的物理层301

12.5.1FDDOFDMA下行302

12.5.2FDDOFDMA上行307

12.6LTE系统评估结果309

12.7总结及下一步工作310

参考文献311

缩略语312

　　本书共分12章。其中，第1章介绍移动通信技术的发展以及OFDM和MIMO技术的历史。第2～6章详细讲述OFDM技术的基本原理及相关关键技术，包括OFDM信号的峰均比问题、同步技术、信道估计技术以及多址接人技术等。第7、8章讲述MIMO技术的基本原理及相关知识，包括MIMO信道模型及容量分析、MIMO信号检测技术等。第9章讨论OFDM与MIMO技术结合产生的MIMO-OFDM系统。第10、11章从MAC层的角度上探讨OFDM系统的资源调度和MIMO系统的空时调度问题。第12章介绍3GPP向4G演进(LTE)的标准化情况。　　本书系统地阐述了下一代宽带移动通信两大核心技术(OFDM、MIMO)的基本原理、关键点以及两者融合等相关问题。全书共分12章，主要探讨了物理层上的一些关键技术，包括OFDM系统的峰均比(PAPR)问题、同步技术、信道估计以及多址接入技术等，阐述了MIMO信道模型与容量分析、MIMO检测算法以及MIMO-OFDM系统等相关技术，并对OFDM系统中资源调度、MIMO系统中空时调度问题进行了探讨。　　本书适合从事移动通信研究和开发的技术人员阅读，也可作为高等院校信息与通信专业师生的参考书。