序言

移动通信的发展总是以追求信道大容量为目标，以期获得更多信息的快速传递。根据香农定理，为了获得大容量，增加信道的工作频率带宽、提高信号的信噪比是最有效的手段。随着移动通信的飞速发展，这些传统的手段虽然仍然在发展着，但是发展的空间似乎越来越小，颇有种“穷途末路”“黔驴技穷”的感觉。20世纪90年代中期，多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术的提出为进一步提高信道容量提供了崭新的途径。MIMO技术的核心是利用信号发射与接收之间的多路径，在有限带宽条件下，有效提高信道的容量。随着5G时代的到来，大规模MIMO技术的应用为5G大容量、快接入、低时延的愿景提供了保证。

然而，经典的MIMO技术的理论基础是以信道的高度独立为前提的。作为移动通信MIMO系统“耳目”的天线假设为理想的收发点，相互间高度隔离。但是，当多个以向周围空间辐射或接收电磁波为己任的天线共存于有限空间时，天线间的相互作用是不可避免的。这些相互作用不仅破坏了多个信道各自的独立性，使得信道间的隔离度大大减弱，也影响了天线自身的性能，如方向图变形、增益下降、效率变低等。尤其在实际应用中，为了降低成本、节省空间，多天线间的距离通常会非常紧凑，甚至远小于经典理论中的半个波长，因而天线间的相互作用也会更加强烈。于是，面向应用的MIMO技术，尤其是面向5G应用的大规模MIMO技术面临两个亟待解决的瓶颈问题：一是如何建立充分考虑了多天线间相互作用的MIMO技术的理论；二是在有限的空间中如何有效减少多天线间的相互作用。

本书恰好是在这样的背景下应运而生，非常及时，非常重要。书中首先基于5G的发展进程，介绍了多天线系统的演进以及所面临的问题和挑战。然后，重点阐述了MIMO多天线系统的基本模型和信道容量评估，分析了天线空间相关性和天线互耦对于信道容量的影响。接着，介绍了常用的多天线系统的去耦合技术，重点阐述了去耦合网络法和假天线阵列去耦法的综合理论和设计。最后，分章介绍了多天线系统的3种典型应用，包括基站、移动终端和无线能量传输系统，以及评估多天线系统的关键参数和测量方法。书中内容新颖，基本涵盖了MIMO多天线系统相关的最新研究成果，对于推动5G乃至6G的应用和发展具有重要的指导意义和参考价值。

更为难能可贵的是，本书的作者都是天线学科领域出类拔萃的年轻学者，书中的许多内容都是作者近些年的研究成果，反映了我国天线领域人才辈出，在国际范围内已占有举足轻重的地位。非常让人欣慰！

褚庆昕

中国电子学会会士，IEEE Fellow

2020年11月28日于广州