前言

移動通信技術發展至今主要經歷了4個時代。1995年問世的第一代移動終端只能進行語音通信；而1996年至1997年出現的第二代移動終端便增加了數據收發功能，如收發電子郵件或網頁瀏覽；隨著通信和計算機兩大產業的快速發展，從第三代移動通信引入互聯網接入服務，移動通信技術開始了以數據業務為主導的移動互聯網飛速發展時期；隨之而來的第四代移動通信則更加體現了人們對以高速數據流為主的類互聯網通信業務的需求。賽迪網數據顯示，至2012年6月，手機上網用戶數量首次超過了計算機上網用戶數量，移動互聯網正在前所未有地改變著人們的社交和生活方式，成為現代人類信息交互的必要手段之一。

面對日益增長的寬帶通信需求和移動互聯網產業的井噴式發展，如何實現隨時、隨地的大容量數據傳輸已成為當前無線通信面臨的重要問題。根據香農理論，其對無線頻譜資源的需求也相應增長，從而導致適用于無線通信的頻譜資源變得日益緊張，成為制約無線通信發展的主要瓶頸。從第一代到第三代移動通信的核心技術可以依次體現為FDMA、TDMA以及CDMA技術，分別利用了頻率、時間、碼元等資源來提高系統的頻譜效率。在人們想方設法挖掘時、頻、碼資源來提高頻譜利用率的同時，空間資源的合理利用以及相應的多天線技術的發展將成為未來移動通信的核心問題和關鍵技術。

與此同時，隨著航空航天技術的不斷進步，天基、空基平臺總類和數量的快速增長，以衛星、平流層氣球、多種航空飛行器組成的天空地一體化信息網絡正在飛速發展。隨之孕育而生的天空地一體化移動互聯網則將成為未來人類認識空間、進入空間、利用空間以及開發空間的信息橋梁。合理利用多天線技術實現高效空間多維信號協同傳輸是未來天空地一體化移動互聯網能夠健康發展的前提，也為其發展提供理論基礎和技術保障。本書從空間多維信號傳輸以及多天線系統的原理出發，分別介紹了在地基、空基以及天基協同傳輸系統中如何最大程度地利用空間維度資源提升系統性能以及頻譜效率。

本書在第1章首先概述了移動通信發展歷史以及地基、空基和天基協同通信系統的特點。隨后在第一部分就多天線系統以及信號發送、接收關鍵技術展開討論，并在第2～5章圍繞這些問題，介紹了向量空間與多天線系統、自適應天線系統、MIMO多天線系統以及空間多維信號接收與迭代處理技術。基于以上理論與技術，本書最后從實際應用角度出發，在第二部分的6～8章分別介紹了空間多維協同傳輸在地基、空基以及天基通信系統中的應用以及相應關鍵技術。

本書作者所在的團隊多年來一直致力于天、空、地一體化協同傳輸方面的相關研究工作，承擔過眾多國家級重點科研項目，具有從理論到工程實踐的相關基礎。本書內容取自我們多年的研究積累，所闡述的原理方法較好地結合了理論與工程實踐，具有由淺入深的行文風格，非常適用于具有一定專業基礎的高校研究生以及企事業研發機構的科研工作者與工程師。

在此，我們需要感謝很多一起奮斗的同事，包括張軍教授、劉鋒教授、陳晨副教授等，他們對本書的完成給予了諸多建議和幫助。此外，還需要特別感謝為本書的整理及校對而辛勤工作的學生們，包括竇圣躍、張敏、李瑤、張昕、潘圣森、白文杰、趙樂文、黨尚、李業振、祝賀等。

另外，感謝國家自然科學基金項目（編號：91338106、61231011、61231013、61201189）以及科技部重大專項“高速移動環境下的譜效率提升技術的研究和開發”（編號：2011ZX03001-007-03）對本書的資助。

最后，十分感謝家人對作者工作的大力支持和理解。

作者

2014年8月于北京、上海