协同无线通信导论

本书第一部分从用户终端协作角度讨论了协作无线通信的基本概念、设计方法、信号检测及协作通信对系统设计的影响；对于用户终端协作，介绍协作分集的基本概念、协作分集方法、编码协作模式，以及自适应前向放大协作分集、自适应协作的空时编码设计、协作分集策略及公平性等。
本书第二部分从多点协作的传输信号设计、信道信息反馈、容量分析等多个角度讨论协作多点传输技术进展，介绍了多点协作传输的基本概念、网络结构及干扰分析、预编码技术、波束成形及干扰协调技术，以及协作簇选择和小区扇区化大小对协作性能的影响。
读者对象：高等学校信息通信研究生教材,以及科技人员的参考书
协作无线传输技术与中继传输、增强多入多出多天线技术成为未来移动通信发展提高频谱效率和降低通信成本的有效措施之一，是3GPP的长期演进（LTE）技术的重要标准化方向。本书的出版会对协作无线传输技术的标准化推动和产业化推动起到极积作用。

从市场需求分析，很多运营商的调查分析结果指出，LTE(WiMAX)/IMT Advanced时代真正与3G有所区别的承载能力不是体现在峰值速率而是体现在无线移动宽带能力，有些运营商甚至将其量化目标定为“Seamless 1Mb/s”，很容易分析出，按照LTE Advanced规划的目标，小区边缘即使有20MHz带宽下行也只能勉强满足要求。

从实现角度分析，小区边缘是切换敏感区域也是消耗大量终端和系统功率的区域，因此需要探讨在小区边缘性能和成本付出之间的折中。具体地说，提高小区边缘性能不能以消耗大量的基站和终端功率为代价；不能以牺牲非小区边缘性能（如小区总吞吐量和小区平均吞吐量）为代价；不能以牺牲切换质量为代价。

从OFDMA技术标准802.16e实践看，还没有实现真正意义上的同频组网，孤立小区频谱效率较高而组网效率较低。同频组网除了上面提到的小区边缘速率问题外，小区平均吞吐量也明显降低。同频组网是目前OFDMA标准WiMAX和LTE共同面对的最主要问题之一。

针对上面所述同频组网和小区边缘问题有几种技术被提出。

(1) 同频组网技术：上行链路频率软复用和干扰协调＋下行链路终端辅助测量调度规避干扰。目前在LTE标准化已经可以实现逻辑意义上的同频组网，以上设想还需要实践检验。

(2) 多址技术改进：如OFDMA中引入扩频，小区边缘采用扩频增益大于1（实际为MCCDMA），而小区内部扩频增益等于1为纯粹的OFDMA。多址技术改进实现同频组网是建立在具备根据用户所处位置以及干扰来改变扩频因子的自适应机制之上的。

(3) 协作多点传输：协作多点传输（CoMP，Coordinated Multiple Point）正是围绕IMT Advanced的目标而提出的通过基站内不同射频接入点（RRU）协作、基站和其所属中继协作和基站间协作等多种多点协作方式，减小小区边缘干扰、提高小区边缘频谱效率、增加有效覆盖的技术措施。

单站点多天线技术或非CoMP类技术可以增加数据传输速率，但是并不能显著提高小区边缘的性能，而且多天线技术很多工作模式如复用、波束成形（Beamforming）普适性并不是很好；而通过多点协作，可以构成虚拟MIMO（VMIMO），可增加小区边缘性能，对终端要求也不很高。

正是在以上技术需求的牵引下，工业和信息化部组织的《国家重大专项三》在2009年实现了协作多点传输技术研发的立项（2009ZX03003-003）。在此之前，2007年的国家重点基础发展研究计划973项目：多域协同宽带无线通信基础研究，已展开了协同通信的基础理论研究。本书的作者有幸参与了这些项目的研究，因此，从研究者的角度总结了协同无线通信发展的进展情况，以及在无线通信系统应用中会面临的问题，以期对协作无线通信的发展起到抛砖引玉的作用。

本书内容丰富全面，论述系统深入，但又简明扼要。从用户协作的基本方法、空时信号设计、协同用户选择到基于基站的多点协作传输，再到协作传输对网络结构的影响、协作传输对信号状态信息的反馈及预编码设计，期望能包含协作传输对系统影响的方方面面，使参考本书的研究人员能尽快明确协作传输所涉及的主要问题和需要研究的一些方向。

本书在编写过程中，参阅了大量的提案与文献，对所有引用文献的作者致以诚挚的谢意。

本书第1~6章由魏宁编写，第7章由刘威鑫编写，第8~11章由史治平编写，第12~14章由张忠培编写。多位研究生对本书进行了校对、排版、性能仿真等工作，在此一并致谢。

鉴于时间仓促，作者水平有限，加上协作无线通信在标准化的应用争议较多，还存在许多理论上和技术上有待于解决的问题，因此，本书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指证。


编著者
第1章引言

1.1协同无线通信基本概念

1.1.1未来无线通信的需求

1.1.2无线通信标准的演进

1.1.3协同通信概念的提出

1.2协同通信基本方案

1.3协同通信的研究现状和主要研究方向

1.3.1协同分集容量研究

1.3.2协同分集中的编码技术

1.3.3协同分集中资源分配研究

1.4协同通信在无线通信中的应用简介

本章小结

第2章协同分集技术

2.1系统模型

2.2协同模式分类

2.2.1按协同接入方式分类

2.2.2按中继的操作方式分类

2.3放大前传协同模式研究

2.3.1AF协同模式实现

2.3.2AF协同模式性能分析［24］

2.3.3AF协同模式数值结果及分析

2.4解码前传协同模式研究

2.4.1DF协同模式实现

2.4.2DF协同模式性能分析

2.4.3DF协同模式数值结果及分析

2.5AF，DF及自适应协同模式比较及转换方式研究及仿真

本章小结



第3章编码协同模式

3.1编码协同原理及实现方式

3.1.1普通编码协同

3.1.2空时编码协同

3.2编码协同性能仿真及分析

3.3各种协同方式性能比较


第4章基于网络编码的AF协同分集方法

4.1引言

4.2系统模型

4.3普通AF协同分集及性能分析

4.4基于网络编码的AF协同分集方法

4.4.1AFNC数据传输方法

4.4.2最大似然检测

4.4.3近似最大似然检测

4.5AFNC性能分析及仿真

4.5.1性能分析

4.5.2数值与仿真结果

4.6MPSK调制方式下的AFNC

本章小结



第5章基于Alamouti编码的自适应空时协同分集方法研究

5.1引言

5.2有校验DF协同分集技术

5.2.1有校验DF协同分集

5.2.2数值与仿真结果

5.3基于Alamouti编码的空时协同分集技术

5.3.1ASTCD方法

5.3.2性能分析

5.3.3数值与仿真结果

5.4基于Alamouti空时编码的自适应空时协同分集技术

5.4.1ADASTCD方法

5.4.2性能分析

5.4.3数值与仿真结果

5.4.4基于Turbo编码的ADASTCD及性能分析

5.5自适应空时Turbo编码协同分集技术

5.5.1自适应空时Turbo编码协同分集方案

5.5.2性能分析

5.5.3数值与仿真结果

本章小结



第6章基于信号空间分集的有校验DF协同分集方法研究

6.1引言

6.2系统模型

6.3基于信号空间分集的DF协同方法

6.3.1SSDDF信号发射方法

6.3.2信号接收方法

6.4仿真结果及分析

本章小结



第7章协同分集策略的公平性研究

7.1引言

7.2公平性问题

7.2.1系统模型

7.2.2策略设计

7.2.3算法描述

7.3仿真

7.3.1信道功率相同

7.3.2信道功率不同

本章小结


第8章协作多点传输的基本概念

8.1协作多点传输(CoMP)的提出

8.2CoMP主要研究内容

8.3协作多点传输的传输机制和应用场景

8.4协作多点传输基本分类

8.5协作多点传输技术发展面临的主要问题

8.6CoMP可行性

8.7协作多点传输技术优点

8.8CoMP接收信号处理

8.8.1CoMP信号处理的分类

8.8.2非CoMP传输基准

8.8.3相干CoMP传输

8.8.4非相干传输 (Type1)

8.8.5非相干传输 (Type2)

本章小结



第9章CoMP的网络结构及干扰分析

9.1概述

9.2分布式无线接入网的网络架构

9.3分布式无线接入网的关键技术与面临的挑战

9.4性能评估

9.4.1下行传输系统模型

9.4.2上行传输系统模型

9.5CoMP网络的干扰分析

9.5.1网络演进

9.5.2干扰分析

本章小结



第10章CoMP系统的预编码设计

10.1空间复用的预编码技术原理

10.2非码本的预编码

10.2.1非码本的预编码方式

10.2.2BD预编码技术

10.3基于码本的预编码方式

10.3.1基于码本的预编码概述

10.3.2基于码本信道反馈的CoMP方案

10.3.3基于有限反馈酉矩阵预编码MUMIMO系统

10.3.4基于有限反馈非酉矩阵预编码MUMIMO系统

10．4CoMP系统有限反馈下容量分析

10.4.1CoMP干扰和容量分析

10.4.2基于有限反馈信道下的容量分析

10.5基于BD的CoMP系统性能仿真

10.5.1CoMP系统下行传输方案和系统级仿真结果

10.5.2CoMP系统上行传输方案和系统级仿真结果

本章小结



第11章CoMP协作波束成形

11.1CoMP协作波束成形算法的假设条件

11.2CoMP反馈和调度

11.3迭代调度

11.4性能结果

11.4.1在3GPP SCM信道下的结果

11.4.2CoMP评估: 失真和负载模型

11.4.3ITU 场景中的仿真结果

11.5支持CoMP与MU-MIMO的空间相关性反馈方法

11.6“增强反馈”的期望特征与约束

11.7空间相关性反馈的好处

11.8在一定反馈失真下的性能损失

本章小结



第12章CoMP系统的干扰协调方法

12.1各种协调模式的比较

12.2候选技术方案

12.3有限协同下的干扰管理方法

12.3.1冲突避免波束成形

12.3.2PMI协调

本章小结


第13章CoMP的协作簇选择

13.1协作簇选择的基本概念

13.2基于簇的网络MIMO系统模型

13.2.1基于簇的网络MIMO结构

13.2.2协作策略

13.3接收信号模型

13.4簇间协作的参数选择

13.4.1多基站BD的簇间协作

13.4.2簇间协作距离

13.4.3簇大小的选择

13.5度量和数字结果

本章小结

第14章扇区化对CoMP性能的影响

14.1系统模型

14.2传输策略

14.3蜂窝系统仿真方法

14.4数值结果

本章小结

参考文献

字数：307千字
页码：192
开本：16

西安