MIMO信号检测是无线通信研究的重要分支领域，本书作为该领域的入门图书，系统地梳理了MIMO 信号检测的知识体系，由浅入深地阐述了MIMO信号检测的基础知识、先进算法及前沿研究热点，使读者能有效地掌握 MIMO 信号检测的相关知识，并具备解决相应无线通信与信号处理问题的能力。本书共 12 章，分为三个部分。第一部分为 MIMO 信号检测的基础内容（第 1～4 章），主要介绍MIMO 信号检测研究框架的基础知识，包括研究背景、传统检测方法、球形译码与格基规约检测技术等；第二部分为 MIMO 信号检测的进阶内容（第 5～8 章），主要介绍围绕 MIMO 信号检测所提出的一些先进算法，涉及采样、迭代、消息传递、深度学习等方式；第三部分为 MIMO 信号检测的拓展内容（第 9～12 章），主要介绍信号检测在各种新形态 MIMO 系统下的发展与变化，涉及分布式、超大规模 MIMO系统、通感一体化及低精度量化检测等新型场景与需求。 本书可作为高等院校通信、电子等相关专业的高年级本科生与研究生的教材，也可供相关领域的研究人员和工程技术人员阅读参考。

王正，东南大学副教授、博士生导师、江苏省双创博士、IEEE高级会员。2009年本科毕业于南京航空航天大学，2015年博士毕业于英国伦敦帝国理工学院。主要研究领域包括MIMO无线通信、智能高维信号处理、机器学习与数理统计。主持国家自然科学基金重点项目子课题、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学青年基金等十多项基金项目，在相关领域的高水平国际期刊、会议上发表学术论文80余篇，获得无线通信领域顶级国际会议IEEE ICC 2026最佳论文奖、2024年江苏省科技进步奖一等奖、2023年华为技术有限公司“火花奖”，连续入选爱思唯尔2023年度、2024年度信息与通信工程学科“中国高被引学者”，目前担任Chinese Journal of Electronics (CJE)等期刊的青年编委。

第 1章 MIMO上行链路信号检测研究背景...............................1
1.1 MIMO系统简介 ..............................................1
1.2 MIMO系统的发展与演进.....................................4
1.2.1从 SU-MIMO系统到 MU-MIMO系统.......................4
1.2.2大规模 MIMO系统 ....................................... 5
1.2.3其他类型的 MIMO系统 ................................... 7
1.3信道衰落 .................................................... 14
1.4 MIMO信道容量.............................................16
1.4.1确定性 MIMO信道容量 .................................. 16
1.4.2随机性 MIMO信道容量 .................................. 21
1.5 MIMO系统的传输结构 ......................................23
1.6 MIMO信号检测模型 ........................................ 27
1.7总结与文献阅读 ............................................. 32
参考文献 ......................................................... 33
第 2章传统 MIMO信号检测 ......................................35
2.1线性检测 .................................................... 35
2.1.1 ZF检测 ................................................ 36
2.1.2 MMSE检测 ............................................ 38
2.2 SIC检测 .................................................... 41
2.3最优 ML检测 ............................................... 44
2.4检测性能分析 ............................................... 45
2.4.1线性检测的接收分集增益..................................46
2.4.2 SIC检测的接收分集增益 ................................. 47
2.4.3 ML检测的接收分集增益 ..................................48
2.4.4天线数量变化对分集增益的影响 ............................49
2.5总结与文献阅读 ............................................. 50
参考文献 ......................................................... 51
第 3章球形译码 .................................................... 53
3.1基本概念 .................................................... 53
3.1.1球形译码的基本思路 ..................................... 53
3.1.2分支度量与路径度量 ..................................... 57
3.1.3译码半径 ............................................... 58
3.2深度优先检测 ............................................... 59
3.2.1 Phost策略 ............................................. 59
3.2.2 SE策略 ................................................ 60
3.3宽度优先检测 ............................................... 61
3.3.1固定复杂度球形译码 ..................................... 61
3.3.2 K-Best球形译码 ........................................ 63
3.4总结与文献阅读 ............................................. 64
参考文献 ......................................................... 65
第 4章基于格基规约的 MIMO信号检测 .......................... 68
4.1 LLL约简算法 ............................................... 68
4.1.1格的概念 ............................................... 68
4.1.2格基规约 ............................................... 70
4.1.3 LLL约简 ...............................................70
4.1.4 LLL约简的复杂度 .......................................73
4.2格基规约辅助的 MIMO信号检测 ............................ 76
4.2.1格基规约辅助检测 ....................................... 76
4.2.2决策区域与译码半径 ..................................... 79
4.2.3低复杂度 LLL约简辅助的检测算法.........................84
4.3总结与文献阅读 ............................................. 86
参考文献 ......................................................... 86
第 5章采样检测 .................................................... 88
5.1格点高斯分布与采样 .........................................88
5.2近似采样检测 ............................................... 91
5.2.1算法描述 ............................................... 92
5.2.2参数优化及译码半径推导..................................93
5.3精确采样检测 ............................................... 96
5.3.1 MCMC算法描述 ........................................ 96
5.3.2吉布斯采样 ............................................. 98
5.3.3 IMHK采样 ............................................100
5.4确定性采样检测 ............................................ 104
5.4.1概率搜索检测 .......................................... 106
5.4.2性能与复杂度分析 ....................................... 107
5.4.3候选保护机制 .......................................... 109
5.5总结与文献阅读 ............................................ 113
参考文献 ........................................................ 113
第 6章迭代检测 ...................................................115
6.1大规模 MIMO矩阵特性 ....................................115
6.1.1有利传播 .............................................. 116
6.1.2信道硬化 .............................................. 118
6.2矩阵迭代方法 .............................................. 122
6.2.1纽曼级数 .............................................. 122
6.2.2牛顿迭代 .............................................. 125
6.3向量迭代方法 .............................................. 126
6.3.1雅可比迭代 ............................................ 127
6.3.2高斯–赛达尔迭代 ....................................... 128
6.3.3逐次超松弛迭代 ........................................ 129
6.3.4理查德森迭代 .......................................... 130
6.3.5阻尼雅可比迭代 ........................................ 132
6.4随机迭代方法 .............................................. 135
6.4.1随机迭代方法的设计与收敛性 ............................ 135
6.4.2基于条件采样的优化与提升 .............................. 139
6.5迭代采样检测........................................145
6.6总结与文献阅读 ............................................ 149
参考文献 ........................................................ 150
第 7章消息传递检测 .............................................. 152
7.1基于 BP的消息传递检测 ................................... 152
7.1.1因子图与 BP算法 ...................................... 152
7.1.2 MIMO系统 MAP检测 ................................. 157
7.1.3基于因子图的 MP检测 ..................................159
7.1.4复杂度降低与收敛速率提升 .............................. 162
7.2基于 MRF的消息传递检测 .................................169
7.2.1马尔可夫随机场 ........................................ 169
7.2.2基于 MRF的 MP检测 ..................................170
7.3近似消息传递检测 ..........................................172
7.3.1 AMP算法和状态演化 ...................................172
7.3.2 OAMP算法 ........................................... 175
7.3.3 MAMP算法 ...........................................178
7.4期望传播检测 .............................................. 183
7.4.1指数族分布与矩匹配 .................................... 183
7.4.2 EP算法...............................................185
7.4.3基于 EP的 MIMO信号检测 .................................186
7.5总结与文献阅读 ............................................ 189
参考文献 ........................................................ 190
第 8章深度学习检测 .............................................. 193
8.1基于梯度类算法的 MIMO信号检测 ........................ 193
8.1.1经典梯度类算法 .................................... 193
8.1.2基于梯度下降的检测方法 ................................ 197
8.2 DetNet检测网络 ........................................... 198
8.2.1神经网络基础 .......................................... 199
8.2.2 DetNet构建 ............................... 204
8.2.3 DetNet的相关改进网络 ................................. 207
8.3其他深度学习检测网络 ..................................... 210
8.3.1 LcgNet ............................................... 210
8.3.2 MEPNet .............................................. 212
8.3.3 OAMP-Net............................................214
8.3.4 MRIDA- Net...........................................216
8.4基于广义投影梯度方法的检测网络 .......................... 220
8.5总结与文献阅读 ............................................ 222
参考文献 ........................................................ 223
第 9章分布式检测 ................................................ 225
9.1集中式瓶颈与分布式实现 ................................... 225
9.1.1集中式检测系统 ........................................ 225
9.1.2分布式检测系统 ........................................ 227
9.2现有分布式检测框架和算法 .................................227
9.2.1分布式基带处理框架 .................................... 227
9.2.2前馈分布式框架 ........................................ 232
9.2.3菊花链分布式框架 ...................................... 236
9.2.4环形分布式框架 ........................................ 239
9.3 GRLS分布式检测算法 ..................................... 240
9.4总结与文献阅读 ............................................ 244
参考文献 ........................................................ 245
第 10章 XL-MIMO近场检测 .................................... 247
10.1 XL-MIMO系统简介 ...................................... 247
10.1.1 XL-MIMO系统的发展 ................................. 247
10.1.2 XL-MIMO信道建模 ................................... 251
10.2基于 VR的低复杂度检测算法 ............................. 255
10.2.1基于 VR识别的低复杂度检测 ........................... 255
10.2.2基于子阵列的低复杂度检测算法..........................257
10.3利用球面波特性的低复杂度检测算法 ...................... 260
10.3.1基于 UCA的 XL-MIMO系统模型 .......................260
10.3.2基于 UCA的低复杂度检测算法 ..........................261
10.4总结与文献阅读 ........................................... 266
参考文献 ........................................................ 266
第 11章 MIMO-ISAC检测 ...................................... 269
11.1 MIMO-ISAC系统简介 .................................... 269
11.1.1 MIMO-ISAC系统的发展 ............................... 269
11.1.2雷达感知信号处理与分析 ............................... 270
11.1.3 MIMO-ISAC系统性能度量指标 ......................... 273
11.2 MIMO-ISAC信号检测问题................................277
11.3基于投影的检测算法 ...................................... 280
11.3.1传统 IC检测..........................................280
11.3.2基于投影的检测 ....................................... 281
11.4基于 ADMM的检测算法 ..................................282
11.4.1 ADMM理论介绍 ......................................283
11.4.2基于 ADMM的检测 ................................... 287
11.5基于邻域搜索的检测算法 .................................. 291
11.6总结与文献阅读 ........................................... 295
参考文献 ........................................................ 296
第 12章低精度量化检测...........................................298
12.1 ADC量化结构 ............................................ 299
12.1.1均匀量化 ............................................. 300
12.1.2非均匀量化 ........................................... 302
12.2基于量化的最优 ML检测 ................................. 304
12.3基于量化的线性与非线性检测 ............................. 306
12.3.1基于 Bussgang分解的量化 MIMO等效模型...............306
12.3.2标量量化器的协方差矩阵近似 ........................... 308
12.3.3 BMMSE检测 .........................................310
12.3.4 BSIC检测............................................311
12.3.5 1-bit量化的线性与非线性检测 ...........................312
12.4基于量化的反馈干扰消除算法 .........................315
12.4.1低复杂度的BFIC算法设计 ........................315
12.4.2基于迭代反馈的算法优化 ............................... 317
12.5总结与文献阅读 ........................................... 322
参考文献 ........................................................ 323