MIMO信道的信道容量计算
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2015-07-24
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MIMO 信道的信道容量
摘要
由于 MIMO 可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损（transmit power
expenditure）的情况下大幅地增加系统的资料吞吐量（throughput）及传送距离，
使得此技术于近几年受到许多瞩目。MIMO 的核心概念为利用多根发射天线与
多根接收天线所提供之空间自由度来有效提升无线通信系统之频谱效率，以提升
传输速率并改善通信品质。研究 MIMO 信道的容量是对 MIMO 进行深入分析的
基础，本文分析了 MIMO 信道的容量计算方法，分别介绍了在静态信道中的注
水法、平均功率分配法信道容量，以及衰落信道中遍历容量和中断容量。
关键词：MIMO，信道容量，注水法，平均功率分配，遍历容量，中断容量
1 引言
信道容量的计算是研究噪声信道的主要关注点之一。信道容量的定义是以任
意小的差错率传输信息的最大速率，它建立了可靠通信的基本极限。因此，信道
容量广泛应用于衡量通信系统的性能。本文的主要目标是研究与 MIMO 无线信
道有关的信道容量。
MIMO 信道的香农容量是能够以任意小的差错率传输的最大数据率。中断容
量则定义为能使中断率不超过某个数值的最大数据率。信道容量的大小和收发两
端是否已知信道增益矩阵或其分布有关。下文先给出不同信道信息假设下静态信
道的容量，它是其后讨论的衰落信道容量的基础。
2.1 MIMO 信道的并行分解
发送端和接收端都有多个天线时，可以获得另外的一种增益，称作复用增益。
MIMO 信道的服用增益来源于 MIMO 信道可以分解为 R 个并行的独立信道。在这
些独立的信道上传输多路数据，数据速率就可以比单个天线系统提高 R 倍，这个
提高的倍数就是复用增益。这个分解过程就用到了矩阵理论中的奇异值分解的知
识。
奇异值分解（singular value decomposition ,SVD）是线性代数中一种重要的矩
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sinat_29837217
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