大規模MIMO衛星通信

叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 衛星通信 1
1.2 大規模MIMO 3
1.3 衛星大規模MIMO 6
第2章 大規模MIMO衛星通信系統模型 10
2.1 引言 10
2.2 衛星軌道劃分 10
2.3 衛星信道建模 11
2.3.1 大尺度衰落 11
2.3.2 小尺度衰落 15
2.4 衛星通信鏈路 16
2.4.1 鏈路預算的基本概念 16
2.4.2 星地鏈路預算 18
2.4.3 星間鏈路預算 19
2.5 大規模MIMO衛星信道模型 20
2.5.1 信道模型 20
2.5.2 統計特性 23
2.6 本章小結 24
第3章 大規模MIMO衛星信道信息獲取 25
3.1 引言 25
3.2 系統模型 25
3.2.1 系統配置 25
3.2.2 信號模型 27
3.2.3 信道模型 29
3.3 基於導頻覆用的信道估計 30
3.3.1 導頻覆用 31
3.3.2 導頻分配 33
3.4 兩級信道估計方法 35
3.4.1 低SNR和高SNR情形分析 35
3.4.2 兩級信道估計 36
3.4.3 逐子載波空域處理 38
3.4.4 逐用戶頻域處理 39
3.5 仿真結果 41
3.6 本章小結 44
3.7 附錄 44
3.7.1 命題3.1證明 44
3.7.2 高SNR情況分析 46
3.7.3 命題3.2證明 46
第4章 單星大規模MIMO上下行傳輸 48
4.1 引言 48
4.2 系統模型 49
4.2.1 系統配置 49
4.2.2 下行信道模型 50
4.2.3 上行信道模型 52
4.2.4 上下行信號模型 52
4.3 基於統計CSI的上下行傳輸 54
4.3.1 下行預編碼 54
4.3.2 上行接收機 55
4.3.3 上下行對偶性 57
4.3.4 ASLNR/ASINR上界 57
4.4 用戶分組 58
4.4.1 基於空間角度的用戶分組 58
4.4.2 可達速率 59
4.5 仿真結果 62
4.6 本章小結 65
4.7 附錄 66
4.7.1 命題4.2的證明 66
4.7.2 命題4.3的證明 67
4.7.3 命題4.4的證明 67
第5章 遍歷和速率*大化的單星大規模MIMO下行發送設計 72
6.6.1 定理6.1證明 109
6.6.2 定理6.2證明 111
6.6.3 定理6.3證明 111
6.6.4 定理6.4證明 112
第7章 多星大規模MIMO下行傳輸 115
7.1 引言 115
7.2 系統模型 116
7.2.1 系統配置 116
7.2.2 信號和信道模型 116
7.2.3 時頻異步信號的線性接收處理 118
7.2.4 衛星信道的統計特性 120
7.3 基於遍歷和速率的下行收發設計 121
7.3.1 發送協方差矩陣的秩—特性 121
7.3.2 基於遍歷和速率的JPRD 122
7.4 基於遍歷和速率上界的簡化下行收發設計 124
7.4.1 發送協方差矩陣的秩一特性 124
7.4.2 基於遍歷和速率上界的JPRD 126
7.5 仿真結果 127
7.6 本章小結 129
7.7 附錄 130
7.7.1 定理7.1證明 130
7.7.2 定理7.2證明 131
7.7.3 定理7.4證明 132
7.7.4 定理7.5證明 133
第8章 多星大規模MIMO上行傳輸 134
8.1 引言 134
8.2 系統模型 134
8.2.1 系統配置 134
8.2.2 信號和信道模型 135
8.2.3 線性預編碼和時頻預補償 136
8.2.4 衛星信道的統計特性 140
8.3 基於遍歷和速率的預編碼器設計 140
8.3.1 問題建立 140
8.3.2 基於RCG的預編碼器設計 141
8.4 基於遍歷和速率的JPRVD 144
8.4.1 問題建立 144
8.4.2 基於RCG的JPRVD 145
8.5 仿真結果 147
8.6 本章小結 149
8.7 附錄 150
第9章 多星大規模MIMO波束結構預編碼器設計 152
9.1 引言 152
9.2 系統模型 152
9.2.1 系統配置 153
9.2.2 下行波束基信道模型 153
9.2.3 下行信號模型 156
9.3 基於sCSI的預編碼器設計 157
9.3.1 空間域預編碼器設計 157
9.3.2 波束結構預編碼器設計 158
9.4 低覆雜度設計與實現 160
9.4.1 低覆雜度設計 161
9.4.2 低覆雜度實現 164
9.5 仿真結果 164
9.6 本章小結 170
9.7 附錄 170
9.7.1 定理9.1證明 170
9.7.2 定理9.2證明 171
第10章 多星大規模MIMO波束結構接收機設計 174
10.1 引言 174
10.2 系統模型 174
10.2.1 系統配置 174
10.2.2 上行波束基信道模型 175
10.2.3 上行信號模型 177
10.3 基於sCSI的接收機設計 178
10.3.1 空間域接收機設計 178
10.3.2 波束結構接收機設計 179
10.4 低覆雜度設計與實現 181
10.4.1 低覆雜度設計 181
10.4.2 低覆雜度實現 183
10.5 仿真結果 184
10.6 本章小結 190
10.7 附錄 190
10.7.1 定理10.1證明 190
10.7.2 定理10.2證明 191
第11章 多星大規模MIMO預編碼器和接收機解耦設計 193
11.1 引言 193
11.2 系統模型 193
11.2.1 系統配置 194
11.2.2 下行/上行波束基信道模型 194
11.2.3 衛星信道的統計特性 198
11.2.4 下行/上行信號模型 199
11.3 基於sCSI的下行/上行DPR 200
11.3.1 下行DPR 200
11.3.2 上行DPR 202
11.4 基於sCSI的下行BSP和上行BSR 203
11.4.1 下行BSP 203
11.4.2 上行BSR 206
11.5 低覆雜度設計與實現 208
11.5.1 低覆雜度設計 208
11.5.2 低覆雜度實現 209
11.6 仿真結果 210
11.7 本章小結 218
11.8 附錄 219
11.8.1 定理11.1證明 219
11.8.2 定理11.3證明 221
11.8.3 定理11.4證明 222
第12章 衛星大規模MIMO混合預編碼 224
12.1 引言 224
12.2 系統模型和問題表征 224
12.2.1 信道模型 224
12.2.2 混合預編碼傳輸模型 226
12.2.3 功耗模型 228
12.2.4 問題表征 228
12.3 全數字預編碼 229
12.3.1 算法設計 229
12.3.2 收斂性和覆雜度分析 233
12.4 全連接結構的混合預編碼 233
12.4.1 問題表征 234
12.4.2 數字預編碼器設計 234
12.4.3 模擬預編碼器設計 234
12.4.4 收斂性和覆雜度分析 236
12.5 部分連接結構的混合預編碼 237
12.5.1 問題表征 237
12.5.2 數字預編碼器設計 238
12.5.3 模擬預編碼器設計 238
12.5.4 收斂性和覆雜度分析 240
12.6 仿真結果 240
12.7 本章小結 245
第13章 衛星大規模MIMO雙精度混合預編碼 246
13.1 引言 246
13.2 系統模型和問題描述 246
13.2.1 信道模型 246
13.2.2 基於雙精度移相網絡的混合預編碼 247
13.2.3 非線性功放模型 250
13.2.4 功耗模型 251
13.2.5 問題描述 252
13.3 全數字預編碼 254
13.3.1 算法設計 254
13.3.2 收斂性和覆雜度分析 257
13.4 混合預編碼 258
13.4.1 全連接結構 258
13.4.2 部分連接結構 260
13.4.3 收斂性和覆雜度分析 261
13.5 仿真結果 261
13.6 本章小結 268
第14章 衛星大規模MIMO廣覆蓋預編碼 269
14.1 引言 269
14.2 系統模型 269
14.2.1 系統配置 269
14.2.2 信道模型 270
14.2.3 時頻同步信號模型 272
14.3 問題陳述 273
14.3.1 性能指標 273
14.3.2 功率圖樣采樣 274
14.3.3 問題構建 275
14.4 廣域覆蓋預編碼設計 276
14.4.1 優化方法 276
14.4.2 預編碼設計算法 278
14.5 仿真結果 279
14.5.1 產生的功率圖樣 279
14.5.2 接收功率 281
14.5.3 同步性能仿真 283
14.6 本章小結 284
14.7 附錄 284
14.7.1 多餘參數矢量的期望 284
14.7.2 定理14.1的證明 285
14.7.3 定理14.2的證明 288
參考文獻 289
彩圖