原書(shū)前言
　　本書(shū)是我過(guò)去4年在約翰斯·霍普金斯大學(xué)懷廷工程學(xué)院為專業(yè)人員工程（EP）計(jì)劃中講授MIMO無(wú)線通信的研究生課程時(shí)的產(chǎn)物。當(dāng)我在2006年春天開(kāi)始講授這門(mén)課程的時(shí)候，我初以為我會(huì)簡(jiǎn)單地從已經(jīng)收藏的MIMO通信方面的書(shū)籍中選擇一本作為教材，但當(dāng)我開(kāi)始研究這些書(shū)籍時(shí)，我發(fā)現(xiàn)盡管它們?cè)诟鱾�(gè)方面都很優(yōu)秀，但是沒(méi)有一本能如我所愿地適合一般水平的通信工程師或者低年級(jí)的電氣工程碩士研究生。這些書(shū)籍大多由在MIMO通信領(lǐng)域做出開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)的專家撰寫(xiě)，因而要理解其中的細(xì)節(jié)，需要具備的知識(shí)水平往往要高于首次接觸MIMO的人的專業(yè)知識(shí)水平。
　　本書(shū)是我為了解決這個(gè)問(wèn)題的一種嘗試。在講授這門(mén)課程和撰寫(xiě)本書(shū)期間，我嘗試著讓一般水平的通信工程師或者低年級(jí)的電氣工程碩士研究生更容易地理解MIMO通信相關(guān)的概念和技術(shù)。我假定讀者熟悉數(shù)字通信技術(shù)，并且他們?cè)��?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理方面的正規(guī)課程，但是，我并沒(méi)有假定讀者熟悉信息論或精通矩陣，而許多關(guān)于MIMO的文獻(xiàn)和書(shū)籍常常假定讀者熟悉該專業(yè)領(lǐng)域。我嘗試將一些理解MIMO概念所必需的相關(guān)主題的知識(shí)包含在書(shū)中，這樣讀者無(wú)須參考外部資源。從這個(gè)意義上說(shuō)，本書(shū)是能充分滿足讀者需求的。
　　正如書(shū)名所示，本書(shū)介紹的是MIMO通信領(lǐng)域知識(shí)，而非百科全書(shū)。我寫(xiě)本書(shū)的目標(biāo)是幫助讀者理解MIMO通信的基本概念和方法，從而為他們?cè)谠擃I(lǐng)域的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)，并幫助他們提高對(duì)該領(lǐng)域大量文獻(xiàn)的理解能力。
　　雖然我的目標(biāo)是使一般水平的通信工程師更容易理解MIMO的概念，但我也同時(shí)努力保證書(shū)籍內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)性。當(dāng)我開(kāi)始為本書(shū)搜集資料時(shí)，初遇到的挫折是，書(shū)中的推導(dǎo)過(guò)程經(jīng)常有一些沒(méi)有解釋的大的跳躍，所以我嘗試著在我的書(shū)中盡可能地去填補(bǔ)這些跳躍，并將一些細(xì)節(jié)呈現(xiàn)在附錄中，以避免中斷文章的連貫性。
　　本書(shū)三分之一的章節(jié)介紹了如何在實(shí)際的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)MIMO的概念描述，希望對(duì)讀者有用。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)已經(jīng)和調(diào)制、編碼糾錯(cuò)技術(shù)一樣常見(jiàn)，因此使用MIMO方法的系統(tǒng)實(shí)例有很多。本書(shū)中，我重點(diǎn)關(guān)注Wi-Fi（IEEE 802.11n）和移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，并闡釋了在實(shí)踐中這兩項(xiàng)技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)MIMO概念。
　　第1章提供了MIMO通信概念的概述，并且介紹了關(guān)鍵矩陣的性質(zhì)和貫穿全書(shū)的公式。本章講述了不同類型的MIMO方案，定義了一些基本概念，如空間分集和空間復(fù)用技術(shù)，并提供了性能測(cè)試結(jié)果，證明了MIMO的性能優(yōu)勢(shì)。
　　第2章推導(dǎo)了MIMO容量公式，預(yù)測(cè)了MIMO通信系統(tǒng)可支持的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸速率。這個(gè)公式為第3章解釋多天線如何提高頻譜效率提供了概念支持。MIMO容量公式是由信息論的相關(guān)概念推導(dǎo)的，但是我并不假定讀者具備這個(gè)主題的專業(yè)背景，因此本章提供了推導(dǎo)終結(jié)果所需的一些概念。
　　第3章探索了MIMO容量公式的含義，并用它來(lái)計(jì)算各種假設(shè)條件下MIMO系統(tǒng)的通信容量。在本章中還研究了本征模和信道秩的概念，并且推導(dǎo)和解釋了特征波束形成的空間復(fù)用技術(shù)。
　　第4章討論了射頻傳播，著重研究了表征多徑傳播的術(shù)語(yǔ)和概念。
　　第5章介紹了一些基于理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的MIMO傳播模型，還介紹了瑞利衰落和視距傳播存在時(shí)的信道模型表達(dá)式。這些模型用來(lái)推導(dǎo)MIMO容量對(duì)天線相關(guān)性和信道散射量的依賴性的表達(dá)式。
　　第6章描述了一種用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集的實(shí)用性MIMO技術(shù)Alamouti編碼，首先研究了理想的比接收合并的性能，然后展示了Alamouti編碼如何實(shí)現(xiàn)等同于比接收合并合并器的分集增益。
　　第7章拓寬了第6章開(kāi)始討論的內(nèi)容，研究了其他類型的編碼技術(shù)，即空時(shí)碼，該技術(shù)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射空間分集。本章的重點(diǎn)是空時(shí)分組碼，但是同時(shí)也為讀者介紹了空時(shí)格碼概念，主要介紹了如何進(jìn)行解碼，并且展示了典型的性能結(jié)果。
　　第8章介紹了空間復(fù)用，它是MIMO技術(shù)的第二大類技術(shù)應(yīng)用。這些技術(shù)利用多徑使MIMO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)通信系統(tǒng)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
　　第9章討論了寬帶信道上的MIMO技術(shù)。本書(shū)中前面章節(jié)假設(shè)了發(fā)射信號(hào)的帶寬小于信道的相干帶寬，但是在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中這種情況很少見(jiàn)。由于在實(shí)踐中寬帶系統(tǒng)通常使用OFDM信令進(jìn)行操作，因而本章首先回顧了OFDM技術(shù)，隨后展示了如何使用OFDM和早期的窄帶MIMO技術(shù)支持寬帶服務(wù)。
　　第10章討論了MIMO通信的一個(gè)重要實(shí)踐方面通信信道特性的估計(jì)。由于大多數(shù)MIMO技術(shù)要求發(fā)射器或接收器（或兩者）具有信道方面的知識(shí)，因此信道估計(jì)技術(shù)對(duì)任何MIMO通信系統(tǒng)都是一個(gè)重要方面。本章討論了MIMO信道估計(jì)使用的基本概念，并且介紹了實(shí)際的MIMO系統(tǒng)如何執(zhí)行該項(xiàng)功能。
　　第11章作為本書(shū)的總結(jié)，介紹了如何在Wi-Fi和移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)。
　　后，感謝在本書(shū)的創(chuàng)作過(guò)程中給予我?guī)椭�的人。首先，我要感謝過(guò)去幾年中，在約翰斯·霍普金斯大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)我的MIMO無(wú)線通信課程的學(xué)生，他們的尖銳問(wèn)題幫助我提高了課程和本書(shū)的水平，希望本書(shū)也可以幫助讀者更好地理解MIMO。
　　除了EP計(jì)劃中我的約翰斯·霍普金斯大學(xué)的學(xué)生，我還要感謝約翰斯·霍普金斯大學(xué)主持應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的Dennis Ryan，感謝Dennis和Janney委員給予我的假期