前言

纵观无线通信从始至今20多年的发展历史，从第一代移动通信系统（1G）的概念提出到目前正在广泛研发的第五代移通信系统（5G），客观上频谱资源的紧缺一直是制约其发展的最大瓶颈。频谱资源对于无线通信系统就好比公路资源对于交通运输系统一样重要，如何合理有效地利用频谱资源修建好信息高速公路一直以来都是摆在研究者以及工程师面前的重要挑战和关键问题。从第一代到第三代移动通信系统（3G）的核心技术可以依次体现为频分、时分以及码分多址技术，分别利用了频率、时间、码元等资源来提升无线通信系统的频谱利用率。在人们想方设法挖掘时、频、码资源来提高频谱利用率的同时，空间资源的合理利用以及相应多天线技术的发展已成为第四代移动通信系统（4G）以及未来5G的核心内容和关键组成部分。

基于多天线技术的多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）架构能在不增加额外带宽的情况下大幅度提升通信系统的频谱利用率。MIMO系统最初在20世纪70年代就被用于通信系统，但是由于技术局限，直到20世纪90年代才被人们广泛关注。实验证明相对于传统无线通信技术在移动蜂窝系统中1~5 bit/s·Hz -1 的频谱效率，MIMO技术在室内传播环境下的频谱效率则可以达到20~40 bit/s·Hz -1 ，因此MIMO技术作为提高数据传输速率的重要手段受到人们越来越多的关注，目前4G以及未来的5G都将充分利用和发掘MIMO技术的潜力。本书从空间信号协同传输以及MIMO系统的原理出发，分别从信号的发送、接收两个方面介绍如何利用空间信号协同处理理论与技术来提升MIMO系统的信号传输性能以及频谱利用率。

本书在第1章首先概述了全书的目的以及各章节的组织结构。随后在第2~5章就MIMO系统的信号发送以及波束成形技术展开讨论，并围绕这些问题，介绍单用户、多用户以及中继波束成形技术，并针对具有理想信道状态信息、非理想信道状态信息以及同信道干扰条件下MIMO系统讨论不同的波束成形方案。本书在第6~9章主要介绍如何在MIMO系统的接收端利用不同的信号检测译码技术进行空间信号协同处理，分别就串行干扰消除技术、格基规约技术、迭代检测译码技术以及信道估计检测双重迭代系统展开讨论并进行了性能与复杂度分析。

本书作者所在团队长期以来一直致力于无线通信与协同信号处理相关研究工作，具有承担国家级科研项目的丰富经验，对从理论到工程实践有较好的理解。本书所阐述的内容取自作者多年的研究成果与理论积累，其中的原理方法较好地结合了理论与工程实践，具有较为简洁的行文风格。

在此，需要特别感谢为本书的整理及校对而辛勤工作的学生们，包括李田、吴杰、万瑞敏、汤秋缘、李东泉、韩超、窦胜跃、祝丽娜等。

同时感谢国家自然科学基金项目（编号：91338106，61231011，61231013）对本书的资助。

最后，十分感谢家人对作者工作的大力支持和理解。

作者
2016年11月于北京