無線通信的物理層傳輸能力一直處于不斷增強之中。在過去的15年中，無線傳輸速率的增長速度一直遵循摩爾定律發(fā)展。自20世紀90年代中期起的15年內，旨在提升無線傳輸速率的諸多移動通信標準已經(jīng)實現(xiàn)速率增長超過1000倍。例如，WiFi的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)從1996年（IEEE802.11b）的1Mb/s達到2011年（IEEE802.11ac）的1Gb/s。同期，蜂窩通信的數(shù)據(jù)傳輸速率從2G的10Kb/s增長至4G（LTE）的10Mb/s以上。在這樣的蓬勃發(fā)展背后，存在著一類前途無量的多天線傳輸技術，即起源于20世紀90年代末的“多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術”。
　　MIMO系統(tǒng)的研究與發(fā)展，源于在不增加帶寬的前提下，通過開發(fā)空間維度來實現(xiàn)無線高速傳輸。理論研究表明，在廣泛的無線傳輸環(huán)境中，系統(tǒng)所具備的天線數(shù)量越大，所能獲得的速率增長就越多�？紤]到頻譜是有限且昂貴的資源，MIMO對于提升系統(tǒng)的頻譜效率彌足珍貴。經(jīng)過十余年的持續(xù)研究、實施和部署，MIMO已經(jīng)初步具備了在商業(yè)領域中的可行性和成熟度，諸多無線產品和標準開始采用MIMO技術。然而.現(xiàn)有系統(tǒng)往往采用基于2-8根天線的小規(guī)模MIMO，利用大規(guī)模MIMO實現(xiàn)更高頻譜利用率的目標，仍需后續(xù)研究和商業(yè)開發(fā)。本書針對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)進行研究和探討，旨在通過使用幾十根至幾百根天線來達到高達數(shù)百兆量級的頻譜利用率。
　　雖然大規(guī)模MIMO系統(tǒng)具有潛在的巨大優(yōu)勢，但是其特殊的配置依然需要研究者特別關注和對待。例如，對于成熟的MIMO算法和技術，使用小規(guī)模的天線數(shù)量可以達到很好的效果，但對于大規(guī)模天線數(shù)量不一定能取得類似的效益。因此，需要研究針對大規(guī)模MIMO的新算法和技術。此外，除了提供傳輸速率和分集增益之外，高維度的MIMO信道特征還引入了其他的優(yōu)勢，基于這些優(yōu)勢和特征，歸納大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的主要問題和提供解決方案是本書的主要目的。
　　本書旨在對于大規(guī)模MIMO技術內容進行系統(tǒng)化的歸納。早在2000年，作者開始從事空時編碼和多用戶檢測領域的教學和研究，這為深入探討MIMO原理帶來了機會。2008年，團隊設計開發(fā)了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的雛形，自此，作者一直傾心于系統(tǒng)的信號處理研究，最終發(fā)表了一系列相關論文，在學術會議及商業(yè)領域發(fā)表了多次演講。在這個過程中，作者獲取了大量的科研素材，從而成就了這本關于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的專著。
　　近年來，作者欣慰地發(fā)現(xiàn)，自2008年該領域的首篇科研論文開始，各類大規(guī)模MIMO無線傳輸技術已經(jīng)得到了廣泛的關注和蓬勃發(fā)展。更加令人振奮的是，大規(guī)模MIMO已經(jīng)成為5G和后5G的物理層關鍵傳輸技術。作者希望本書對于無線通信領域的研究人員、研究生和系統(tǒng)設計師、工程師能夠有所幫助，從而進一步推動大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的相關研究，使其開發(fā)和實施標準化達到一個新的階段。