前言

移动通信技术发展至今主要经历了4个时代。1995年问世的第一代移动终端只能进行语音通信；而1996年至1997年出现的第二代移动终端便增加了数据收发功能，如收发电子邮件或网页浏览；随着通信和计算机两大产业的快速发展，从第三代移动通信引入互联网接入服务，移动通信技术开始了以数据业务为主导的移动互联网飞速发展时期；随之而来的第四代移动通信则更加体现了人们对以高速数据流为主的类互联网通信业务的需求。赛迪网数据显示，至2012年6月，手机上网用户数量首次超过了计算机上网用户数量，移动互联网正在前所未有地改变着人们的社交和生活方式，成为现代人类信息交互的必要手段之一。

面对日益增长的宽带通信需求和移动互联网产业的井喷式发展，如何实现随时、随地的大容量数据传输已成为当前无线通信面临的重要问题。根据香农理论，其对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的主要瓶颈。从第一代到第三代移动通信的核心技术可以依次体现为FDMA、TDMA以及CDMA技术，分别利用了频率、时间、码元等资源来提高系统的频谱效率。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的多天线技术的发展将成为未来移动通信的核心问题和关键技术。

与此同时，随着航空航天技术的不断进步，天基、空基平台总类和数量的快速增长，以卫星、平流层气球、多种航空飞行器组成的天空地一体化信息网络正在飞速发展。随之孕育而生的天空地一体化移动互联网则将成为未来人类认识空间、进入空间、利用空间以及开发空间的信息桥梁。合理利用多天线技术实现高效空间多维信号协同传输是未来天空地一体化移动互联网能够健康发展的前提，也为其发展提供理论基础和技术保障。本书从空间多维信号传输以及多天线系统的原理出发，分别介绍了在地基、空基以及天基协同传输系统中如何最大程度地利用空间维度资源提升系统性能以及频谱效率。

本书在第1章首先概述了移动通信发展历史以及地基、空基和天基协同通信系统的特点。随后在第一部分就多天线系统以及信号发送、接收关键技术展开讨论，并在第2～5章围绕这些问题，介绍了向量空间与多天线系统、自适应天线系统、MIMO多天线系统以及空间多维信号接收与迭代处理技术。基于以上理论与技术，本书最后从实际应用角度出发，在第二部分的6～8章分别介绍了空间多维协同传输在地基、空基以及天基通信系统中的应用以及相应关键技术。

本书作者所在的团队多年来一直致力于天、空、地一体化协同传输方面的相关研究工作，承担过众多国家级重点科研项目，具有从理论到工程实践的相关基础。本书内容取自我们多年的研究积累，所阐述的原理方法较好地结合了理论与工程实践，具有由浅入深的行文风格，非常适用于具有一定专业基础的高校研究生以及企事业研发机构的科研工作者与工程师。

在此，我们需要感谢很多一起奋斗的同事，包括张军教授、刘锋教授、陈晨副教授等，他们对本书的完成给予了诸多建议和帮助。此外，还需要特别感谢为本书的整理及校对而辛勤工作的学生们，包括窦圣跃、张敏、李瑶、张昕、潘圣森、白文杰、赵乐文、党尚、李业振、祝贺等。

另外，感谢国家自然科学基金项目（编号：91338106、61231011、61231013、61201189）以及科技部重大专项“高速移动环境下的谱效率提升技术的研究和开发”（编号：2011ZX03001-007-03）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

2014年8月于北京、上海