無線通信的物理層傳輸能力一直處于不斷增強(qiáng)之中。在過去的15年中，無線傳輸速率的增長(zhǎng)速度一直遵循摩爾定律發(fā)展。自20世紀(jì)90年代中期起的15年內(nèi)，旨在提升無線傳輸速率的諸多移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)速率增長(zhǎng)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(dá)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(zhǎng)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(shù)，即起源于20世紀(jì)90年代末的“多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術(shù)”。
　　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(shí)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(zhǎng)就越多。考慮到頻譜是有限且昂貴的資源，MIMO對(duì)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(shí)施和部署，MIMO已經(jīng)初步具備了在商業(yè)領(lǐng)域中的可行性和成熟度，諸多無線產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)開始采用MIMO技術(shù)。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(shí)現(xiàn)更高頻譜利用率的目標(biāo)，仍需后續(xù)研究和商業(yè)開發(fā)。本書針對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)進(jìn)行研究和探討，旨在通過使用幾十根至幾百根天線來達(dá)到高達(dá)數(shù)百兆量級(jí)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(shì)，但是其特殊的配置依然需要研究者特別關(guān)注和對(duì)待。例如，對(duì)于成熟的MIMO算法和技術(shù)，使用小規(guī)模的天線數(shù)量可以達(dá)到很好的效果，但對(duì)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(duì)大規(guī)模MIMO的新算法和技術(shù)。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(shì)，基于這些優(yōu)勢(shì)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(duì)于大規(guī)模MIMO技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化的歸納。早在2000年，作者開始從事空時(shí)編碼和多用戶檢測(cè)領(lǐng)域的教學(xué)和研究，這為深入探討MIMO原理帶來了機(jī)會(huì)。2008年，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(hào)處理研究，最終發(fā)表了一系列相關(guān)論文，在學(xué)術(shù)會(huì)議及商業(yè)領(lǐng)域發(fā)表了多次演講。在這個(gè)過程中，作者獲取了大量的科研素材，從而成就了這本關(guān)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(lǐng)域的首篇科研論文開始，各類大規(guī)模MIMO無線傳輸技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)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(guān)鍵傳輸技術(shù)。作者希望本書對(duì)于無線通信領(lǐng)域的研究人員、研究生和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、工程師能夠有所幫助，從而進(jìn)一步推動(dòng)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的相關(guān)研究，使其開發(fā)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)到一個(gè)新的階段。