MIMO技术在雷达和通信领域有着广泛的应用，本书从互补序列角度出发，研究其在MIMO雷达、5GMIMO通信以及5G移动通信领域的应用。本书分两部分进行撰写，第一部分为互补序列与MIMO雷达的研究，内容包括MIMO雷达基本原理，基于完全互补编码的正交MIMO雷达信号设计，正交MIMO雷达DOA估计，基于互补序列的MIMO雷达成像技术研究；第二部分为互补序列在MIMO通信和5G大规模MIMO通信中的研究，内容包括互补编码与MIMO技术，基于互补序列的扩频通信系统研究，基于互补序列扩频增强的MIMO系统研究，基于互补序列的MIMO信道估计，基于压缩感的MIMO信道估计、5G大规模MIMO信道估计以及DOA估计技术。
本书适合将从事MIMO雷达与5G移动通信研究的研究生、从事移动通信工作的工程师以及希望了解互补编码与MIMO结合领域相关情况的专业人士阅读。

李树锋，中国传媒大学信息与通信工程学院副教授。本科和硕士就读于河北工业大学，博士毕业于北京航空航天大学，分别于2018年和2019年在清华大学和英国拉夫堡大学进行学术访问。主要研究领域为MIMO通信、5G非正交多址以及多天线信号处理等。发表学术论文20余篇，授权国家发明专利7项。

第一部分 基于完全互补序列的MIMO雷达技术研究
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 MIMO雷达研究现状
1.2.1 统计MIMO雷达研究现状
1.2.2 正交MIMO雷达研究现状
1.2.3 国内研究现状
1.2.4 MIMO雷达发展趋势
1.3 完全互补序列研究现状
1.4 本书第一部分的主要工作
第2章 MIMO雷达原理
2.1 引言
2.2 MIMO雷达信号模型
2.2.1 统计MIMO雷达信号模型
2.2.2 正交MIMO雷达信号模型
2.3 MIMO雷达检测性能分析
2.4 MIMO雷达优势
2.4.1 MIMO雷达杂波强度分析
2.4.2 MIMO雷达对动态范围的改善
2.4.3 MIMO被截获概率分析
2.4.4 MIMO雷达系统增益
2.5 本章小结
第3章 基于完全互补编码的正交MIMO雷达信号设计
3.1 引言
3.2 完全互补序列波形设计
3.2.1 完全互补序列的概念
3.2.2 完全互补序列集的构造方法
3.2.3 完全互补序列的优化
3.3 完全互补序列的模糊函数
3.4 本章小结
第4章 正交MIMO雷达DOA估计
4.1 引言
4.2 基于线性阵列的MIMO雷达参数估计算法
4.2.1 Capon算法
4.2.2 APES算法
4.2.3 MUSIC-AML算法
4.2.4 仿真实验结果
4.3 基于面阵的MIMO雷达二维波达方向估计算法
4.3.1 圆形阵列
4.3.2 L型阵列
4.3.3 基于完全互补序列的DOA估计算法
4.3.4 仿真实验
4.4 本章小结
第5章 MIMO雷达成像技术研究
5.1 引言
5.2 MIMOSAR成像分析
5.2.1 等效相位中心补偿
5.2.2 完全互补序列信号模型
5.2.3 匹配滤波处理
5.2.4 方位向压缩
5.2.5 仿真实验
5.3 本章小结
参考文献
第二部分 基于完全互补序列的5G MIMO通信技术研究
第6章 互补编码与MIMO技术基础理论
6.1 引言
6.2 小尺度衰落信道传输模型
6.2.1 时延扩展
6.2.2 多普勒扩展
6.2.3 常用小尺度衰落信道模型
6.3 MIMO系统理论基础与模型
6.3.1 MIMO系统理论基础
6.3.2 MIMO系统模型
6.4 基于互补序列的扩频方法
6.4.1 扩频技术简介及理论基础
6.4.2 扩频技术分类
6.4.3 扩频通信特点
6.4.4 常见扩频序列
6.5 本章小结
第7章 基于互补序列的扩频通信系统研究
7.1 引言
7.2 完全互补序列
7.2.1 完全互补序列理论基础
7.2.2 完全互补序列典型构造方式
7.3 基于互补序列扩频的SISO系统实现
7.3.1 互补序列简介
7.3.2 互补序列扩频SISO系统模型建立
7.3.3 互补序列扩频码在SISO系统中的性能分析
7.4 本章小结
第8章 基于互补序列扩频增强的MIMO系统研究
8.1 引言
8.2 扩频增强技术在MIMO系统中的实现
8.2.1 扩频MIMO系统模型建立
8.2.2 扩频增强技术在MIMO系统中的性能分析
8.3 基于互补序列扩频增强技术的MIMO系统实现
8.3.1 多径信道扩频模型建立
8.3.2 互补序列扩频抗衰落性能分析
8.4 本章小结
第9章 MIMO信道估计基本原理
9.1 引言
9.2 无线信道衰落模型
9.2.1 大尺度衰落模型
9.2.2 小尺度衰落模型
9.2.3 大规模MIMO信道估计算法概述
9.2.4 衰落统计模型
9.3 MIMO系统
9.3.1 MIMO系统模型及性能分析
9.3.2 大规模MIMO系统模型及分析
9.4 信道估计的基本理论
9.5 本章小结
第10章 基于互补序列的MIMO信道估计
10.1 引言
10.2 扩频序列概述
10.2.1 扩频序列的特点
10.2.2 常见扩频序列简介及应用
10.3 互补序列的构造与研究
10.3.1 互补序列的定义
10.3.2 互补序列的新型构造方法
10.4 基于互补序列的信道估计
10.4.1 互补序列时域信道估计
10.4.2 互补序列MIMO信道估计
10.5 仿真结果与分析
10.5.1 互补序列时域信道估计仿真分析
10.5.2 互补序列MIMO信道估计仿真分析
10.6 本章小结
第11章 基于压缩感知的MIMO信道估计
11.1 引言
11.2 压缩感知理论
11.2.1 信号的稀疏表示
11.2.2 观测矩阵的设计
11.2.3 信号的恢复算法
11.3 新型观测矩阵下的压缩感知信道估计
11.3.1 基于互补序列的Toeplitz结构观测矩阵设计
11.3.2 新型Toeplitz矩阵Spark特性分析
11.4 仿真结果与分析
11.5 本章小结
第12章 5G大规模MIMO信道估计及DOA估计研究
12.1 引言
12.2 基于射线追踪模型的参数信道估计
12.2.1 天线阵列模型
12.2.2 射线

MIMO技术通过发掘空间
维度资源，提升了无线通信
系统的频谱效率、能量效率
以及空间分辨率，而大规模
MIMO通信系统的应用，获
得了比传统MIMO技术更优
的传输特性，因此传统
MIMO技术与大规模MIMO
技术被业内普遍认为是第四
代和第五代移动通信技术的
关键技术之一。本书以
MIMO雷达与MIMO通信为
背景，详细介绍了互补序列
在MIMO领域应用的相关原
理、系统性能以及算法应用
情况。
全书由MIMO雷达与
5GMIMO通信两部分组成，
共14章。第一部分从MIMO
雷达的基本概念出发，逐步
介绍了基于完全互补编码的
正交MIMO雷达信号设计、
正交MIMO雷达DOA估计和
MIMO雷达成像技术；第二
部分介绍了互补编码与
MIMO通信的基础理论、基
于互补序列的扩频通信系统
、基于互补序列的频谱增强
MIMO系统、基于互补序列
的MIMO信道估计以及基于
压缩感知的MIMO信道估计
。
本书由中国传媒大学信
息与通信工程学院李树锋编
写。
在本书的编写和出版过
程中，得到了中国传媒大学
信息与通信工程学院领导的
大力支持，并得到了国家自
然科学基金青年科学基金项
目（编号61401407）、中
央高校基本科研业务费专项
资金项目、北京市高精尖学
科建设项目（GJ19013504
）以及校级科研项目
（CUC18A006-2，
CUC19ZD001）的大力支持
，在此表示深深的感谢。同
时，感谢中国传媒大学金立
标教授、杜怀昌教授、胡峰
副教授在本书写作过程中给
予的指导和帮助。此外，还
要特别感谢中国传媒大学信
息与通信工程学院2017届
硕士毕业生张宇驰、张云峰
，2018届硕士毕业生魏闪
闪，2019届硕士毕业生吴
洪达，及2019级硕士研究
生宿宝心和蔡铭宇对本书所
做的贡献。
由于作者的认知水平和
写作时间有限，书中难免存
在错误和不足之处，欢迎读
者批评指正。
李树锋
2020年11月

本书以MIMO雷达与MIMO通信为背景，详细介绍了互补序列在MIMO领域应用的相关原理、系统性能以及算法应用情况。