大规模天线波束赋形技术原理与设计 本书特色
本书将重点介绍面向5G的大规模天线波束赋形技术，结合近年来国内外学术界和工业界的*研究成果，对大规模天线的基本原理、三维和高频段信道建模方法、波束赋形传输方案、系统设计、标准化制定以及试验平台开发与验证等关键技术原理和系统设计进行全面介绍和详细分析，为读者呈现出5G多天线技术发展的美好前景。
大规模天线波束赋形技术原理与设计 内容简介
本书是业界首个对大规模天线原理和工程应用进行系统阐述的书籍，适应5G研究和应用热潮。国际标准化组织目前正在开展5G标准制定工作，我国也将在2020年全球首发部署5G网络。业界对于大规模天线的研究和应用也将掀起一个高潮，对于从事移动通信研究和应用的高校师生和工程师具有重要的参考价值。
大规模天线波束赋形技术原理与设计 目录
第 1章 多天线及波束赋形技术发展概述001
1.1 绪论002
1.2 多天线及波束赋形理论基础005
1.3 多天线传输技术分类010
1.3.1 闭环空间复用011
1.3.2 开环空间复用017
1.3.3 波束赋形018
1.3.4 发射分集022
1.3.5 多天线传输方案的选择025
1.4 多天线及波束赋形技术的应用与发展趋势028
1.5 天线阵列结构对MIMO技术发展的影响030
1.6 大规模天线技术的研究方向033
1.7 大规模天线技术的应用场景038
1.8 多天线技术的标准化状况038
1.9 小结040
第 2章 大规模天线理论041
2.1 Massive MIMO技术基本原理042
2.2 Massive MIMO的基本理论044
2.2.1 理想信道下Massive MIMO的容量044
2.2.2 基于导频污染的Massive MIMO上行链路容量分析046
2.2.3 基于导频污染的Massive MIMO下行链路容量分析048
2.2.4 Massive MIMO的容量仿真050
2.3 Massive MIMO系统容量的*新研究进展053
2.3.1 莱斯衰落信道下Massive MIMO的容量053
2.3.2 时变信道下Massive MIMO容量分析061
2.3.3 非理想互易性对Massive MIMO容量的影响067
2.3.4 Massive MIMO的系统性能分析073
2.4 小结081
第3章 大规模天线无线信道建模083
3.1 概述084
3.2 部署场景085
3.3 场景建模088
3.3.1 3D信道场景088
3.3.2 UMa场景和UMi场景089
3.3.3 Indoor Office场景090
3.4 坐标系模型090
3.4.1 坐标系的定义091
3.4.2 坐标系间的转换091
3.4.3 简化坐标系转换096
3.5 天线模型096
3.5.1 双极化天线模型098
3.5.2 UE方向及天线模型099
3.6 大尺度信道建模100
3.6.1 3D距离的定义100
3.6.2 LOS概率的定义101
3.6.3 路径损耗计算模型104
3.6.4 穿透损耗计算模型108
3.7 小尺度信道建模109
3.7.1 垂直角度参数模型110
3.7.2 多径分量统计互相关矩阵的定义112
3.7.3 ZSD ZSA随机分布参数的定义114
3.7.4 ZOD ZOA的生成方法114
3.8 信道建模流程116
3.9 小结126
第4章 大规模天线波束赋形关键技术135
4.1 大规模天线信道估计136
4.1.1 系统分析模型136
4.1.2 *小二乘（LS）信道估计算法137
4.1.3 *小均方误差（MMSE）信道估计算法139
4.1.4 特征值分解信道估计算法140
4.1.5 基于压缩感知的信道估计142
4.2 检测技术150
4.2.1 线性检测技术151
4.2.2 非线性检测技术153
4.3 预编码技术155
4.3.1 线性预编码技术156
4.3.2 非线性预编码技术161
4.4 CSI获取及反馈166
4.4.1 基于码本的隐式反馈方案167
4.4.2 基于信道互易性的反馈方式170
4.4.3 基于压缩感知的反馈方式172
4.4.4 预感知式反馈方式174
4.5 大规模天线的校准176
4.6 大规模天线波束协作技术181
4.6.1 多小区协作传输方案183
4.6.2 多小区协作传输技术分析186
4.6.3 大规模多天线波束协作技术189
4.7 小结195
第5章 5G多天线传输标准197
5.1 概述198
5.2 多天线传输方案203
5.2.1 下行传输方案203
5.2.2 上行传输方案211
5.3 参考信号设计211
5.3.1 解调参考信号（DM-RS）设计212
5.3.2 信道状态信息参考信号（CSI-RS）216
5.3.3 相位跟踪参考信号（PT-RS）221
5.3.4 上行探测参考信号（SRS）226
5.4 信道状态信息反馈235
5.4.1 框架设计235
5.4.2 大规模波束赋形码本设计238
5.4.3 信道测量机制251
5.4.4 信道信息反馈机制252
5.4.5 信道互易性257
5.5 模拟波束管理259
5.5.1 波束管理过程260
5.5.2 波束测量和上报262
5.5.3 波束指示266
5.5.4 波束恢复过程268
5.6 上行多天线技术274
5.6.1 基于码本的传输方案274
5.6.2 非码本的传输方案281
5.6.3 上行多用户MIMO283
5.7 准共址（QCL）284
5.7.1 QCL定义284
5.7.2 参考信号间的QCL关系287
5.8 物理信道设计289
5.8.1 下行同步信道设计289
5.8.2 上行初始接入296
5.8.3 控制信道设计301
5.8.4 业务信道设计304
5.9 5G增强技术305
5.10 小结307
第6章 大规模天线波束赋形实现方案与验证309
6.1 大规模有源天线系统结构310
6.2 大规模天线阵列结构311
6.2.1 MIMO天线单元311
6.2.2 大规模天线去耦技术314
6.2.3 大规模天线赋形技术315
6.2.4 大规模天线波束赋形的实现案例320
6.3 大规模天线波束赋形原型机327
6.3.1 大规模有源天线射频前端设计327
6.3.2 大规模天线数字基带处理设计331
6.4 大规模天线测试验证332
6.4.1 大规模天线OTA测试需求333
6.4.2 近场和远场测量334
6.4.3 OTA测试流程335
6.4.4 大规模天线波束赋形性能测试337
6.5 小结343
参考文献345
缩略语353
索引361
大规模天线波束赋形技术原理与设计 作者简介
陈山枝 西安电子科技大学本科、原邮电部邮电科学研究院硕士和北京邮电大学博士毕业。教授级高工，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，IEEE Fellow。现任中国信息通信科技集团有限公司（CICT）副总裁，专家委主任，无线移动通信国家重点实验室主任，负责4G和5G移动通信技术与标准研究及产业化工作。曾获国家科技进步特等奖、一等奖、二等奖，国家技术发明二等奖，何梁何利基金科学与技术创新奖，光华工程科技奖等。目前研究方向为5G和车联网技术。 孙韶辉 西安电子科技大学本科、硕士和博士，教授级高工，博士生导师。现任中国信息通信科技集团有限公司（CICT）大唐无线移动创新中心总工程师，长期从事无线移动新技术研究与标准化制定工作，担任中国IMT-2020(5G)推进组3GPP标准工作组长。曾获国家科技进步特等奖，国家技术发明二等奖，中国通信学会、中国通信标准化协会等多项奖励。 苏昕 博士，教授级高工。1996年至2006年，就读于西安电子科技大学通信专业，2006年获博士学位。曾就任于三星电子水原总部网络事业部系统实验室以及大唐移动通信设备有限公司系统与标准部，现就职于中国信息通信科技集团有限公司（CICT）大唐无线移动创新中心。长期从事LTE LTE-A、UMB及HSPA等无线移动通信系统的研究和标准化工作。自2013年起，全面参与5G物理层技术研究及原型机设计工作。曾担任IMT-2020推进组大规模天线技术专题组组长，并承担及参与了多项国家重大专项及“863”课题工作。 王东明 东南大学信息与工程学院教授、博士生导师。在重庆邮电学院、南京邮电学院、东南大学分别获学士、硕士以及博士学位。已发表学术论文140余篇，其中SCI收录50余篇，已申请和授权国内和国际发明专利共30余件。主要研究兴趣包括大规模MIMO、分布式天线系统和毫米波无线通信等。获2014年江苏省科学技术奖一等奖和2016年国家科技进步特等奖。目前担任《中国科学：信息科学》编委。 李立华 北京邮电大学本科和博士毕业，教授。2004年至今在北京邮电大学任教，并一直从事宽带移动通信理论与关键技术研究，主要研究方向为4G和5G的物理层关键技术，包括大规模MIMO技术、协作传输技术等。2008年入选教育部新世纪优秀人才计划。 高秋彬 清华大学本科和博士毕业，2008年至今在电信科学技术研究院（大唐电信）从事无线移动通信系统研究和标准化工作，负责5G物理层关键技术研究和标准推进。兴趣方向包括多天线、协作传输、信号处理以及系统建模与评估。陈山枝 西安电子科技大学本科、原邮电部邮电科学研究院硕士和北京邮电大学博士毕业。教授级高工，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，IEEE Fellow。现任中国信息通信科技集团有限公司（CICT）副总裁，专家委主任，无线移动通信国家重点实验室主任，负责4G和5G移动通信技术与标准研究及产业化工作。曾获国家科技进步特等奖、一等奖、二等奖，国家技术发明二等奖，何梁何利基金科学与技术创新奖，光华工程科技奖等。目前研究方向为5G和车联网技术。 孙韶辉 西安电子科技大学本科、硕士和博士，教授级高工，博士生导师。现任中国信息通信科技集团有限公司（CICT）大唐无线移动创新中心总工程师，长期从事无线移动新技术研究与标准化制定工作，担任中国IMT-2020(5G)推进组3GPP标准工作组长。曾获国家科技进步特等奖，国家技术发明二等奖，中国通信学会、中国通信标准化协会等多项奖励。 苏昕 博士，教授级高工。1996年至2006年，就读于西安电子科技大学通信专业，2006年获博士学位。曾就任于三星电子水原总部网络事业部系统实验室以及大唐移动通信设备有限公司系统与标准部，现就职于中国信息通信科技集团有限公司（CICT）大唐无线移动创新中心。长期从事LTE LTE-A、UMB及HSPA等无线移动通信系统的研究和标准化工作。自2013年起，全面参与5G物理层技术研究及原型机设计工作。曾担任IMT-2020推进组大规模天线技术专题组组长，并承担及参与了多项国家重大专项及“863”课题工作。 王东明 东南大学信息与工程学院教授、博士生导师。在重庆邮电学院、南京邮电学院、东南大学分别获学士、硕士以及博士学位。已发表学术论文140余篇，其中SCI收录50余篇，已申请和授权国内和国际发明专利共30余件。主要研究兴趣包括大规模MIMO、分布式天线系统和毫米波无线通信等。获2014年江苏省科学技术奖一等奖和2016年国家科技进步特等奖。目前担任《中国科学：信息科学》编委。 李立华 北京邮电大学本科和博士毕业，教授。2004年至今在北京邮电大学任教，并一直从事宽带移动通信理论与关键技术研究，主要研究方向为4G和5G的物理层关键技术，包括大规模MIMO技术、协作传输技术等。2008年入选教育部新世纪优秀人才计划。 高秋彬 清华大学本科和博士毕业，2008年至今在电信科学技术研究院（大唐电信）从事无线移动通信系统研究和标准化工作，负责5G物理层关键技术研究和标准推进。兴趣方向包括多天线、协作传输、信号处理以及系统建模与评估。
