第5章 信道及信道容量
教学内容包括：信道模型及信道分类、单符号离散信道、多符号离散信道、多用户信道及连续信道
5．1信道模型及信道分类
教学内容：
1、一般信道的数学模型
2、信道的分类
3、信道容量的定义
1、 一般信道的数学模型
影响信道传输的因素：噪声、干扰。
噪声、干扰：非函数表述、随机性、统计依赖。
信道的全部特性：输入信号、输出信号，以及它们之间的依赖关系。 信道的一般数学模型：
2、 信道的分类
输出随机信号
输入、输出随机变量个数
输入和输出的个数
信道上有无干扰
有无记忆特性
3、信道容量的定义
衡量一个信息传递系统的好坏，有两个主要指标：
图5.1.1 一般信道的数学模型
离散信道、连续信道、半离散或半连续信道 单符号信道和多符号信道 有干扰信道和无干扰信道
有记忆信道和无记忆信道
单用户信道和多用户信道 速度指标
质量指标
速度指标：信息（传输）率R ，即信道中平均每个符号传递的信息量；
质量指标：平均差错率e P ，即对信道输出符号进行译码的平均错误概率；
目标：速度快、错误少，即R 尽量大而e P 尽量小。 信道容量：信息率R 能大到什么程度； )/()()/()();(X Y H Y H Y X H X H Y X I R -=-==
若信道平均传送一个符号所需时间为t 秒，则
)
;(1
Y X I t R t =（bit/s ）
称t R 为信息（传输）速率。
分析：
对于给定的信道，总存在一个信源（其概率分布为*
)(X P ），会使信道的信息率R 达到
最大。
（);(Y X I 是输入概率)(X P 的上凸函数，这意味着);(Y X I 关于)(X P 存在最大值）
每个给定的信道都存在一个最大的信息率，这个最大的信息率定义为该信道的信道容量，记为C ，即
)
;(max max Y X I R C X
X
P P ==bit/符号 （5.1.3）
信道容量也可以定义为信道的最大的信息速率，记为
t C
??
?
???==);(1max max Y X I t R C X
X P t P t （bit /s ） （5.1.4） 解释：
(1)信道容量C 是信道信息率R 的上限，定量描述了信道（信息的）最大通过能力； (2)使得给定信道的);(Y X I 达到最大值（即信道容量C ）的输入分布，称为最佳输入（概率）分布，记为*
)(X P ；
(3)信道的);(Y X I 与输入概率分布)(X P 和转移概率分布)/(X Y P 两者有关，但信道容量
C 是信道的固有参数，只与信道转移概率)/(X Y P 有关。
4、意义：
研究信道，其核心问题就是求信道容量和最佳输入分布。根据定义，求信道容量问题就是求平均互信息量);(Y X I 关于输入概率分布)(X P 的最大值问题。一般来说，这是一个很困难的问题，只有对一些特殊信道，如无噪信道等，才能得到解析解，对于一般信道，必须借助于数值算法。
5．2离散无噪信道的信道容量
教学内容： 1、无损信道
2、具有扩展性能的无噪信道
3、具有归并性能的无噪信道
1、 具有一一对应关系的无损信道
此时输入X 和输出Y 符号集的元素个数相等；
给出信道矩阵。
噪声熵H （Y/X ）=0，信道疑义度H （X/Y ）=0，固有
)()();(Y H X H Y X I ==，
根据信道容量的定义，有
n
X H Y X I C i i x P x P 2)
()
(log )(max );(max === （5.2.1）
式(5.2.1)表明当信源呈等概率分布时，具有一一对应的确定关系的无噪信道达到信道容量，其值就是信源X 的最大熵值。这个结果还表明，信道容量只决定于信道的输入符号数n ，与信源无关，是表征信道特性的一个参量。
2、 具有扩展性能的无噪信道
信道矩阵是 ??
????????)/()/(00000000)()()/(0000
000)
/()/()/(3837224
131211x y p x y p /x y p /x
y p x y p x y p x y p x y p 265
信道疑义度0)/(=Y X H 。 故有
)();(X H Y X I =。 显然其信道容量
n
X H Y X I C i i x P x P 2)
()
(log )(max );(max === （5.2.2）
与一一对应信道不同的是，此时输入端符号熵小于输出端符号熵，即)()(Y H X H <。 3、 具有归并性能的无噪信道
信道的噪声熵0)/(=X Y H ，但是信道疑义度0)/(≠Y X H 。
相应的信道容量为
m
Y H Y X I C i i x P x P 2)
()
(log )(max );(max ===
尽管式中平均互信息I （X;Y ）等于输出端符号熵H (Y )，但是在求极大值时，调整的仍然是
输入端的概率分布)(i x P ；而不能用输出端的概率分布)(j y P 来代替。对于图5.2.3，其信
道容量是3log 2=1.585（ bit ／信道符号）。那么，要达到这一信道容量，对应信源的概率分布是什么呢？由信道矩阵有
1)(1)()(211?+?=x p x p y p ，
1)(1)()(532?+?=x p x p y p ，
1)()(63?=x p y p ，
图5.2.2 具有扩展性能的无噪信道举例
y 1
y 2
y 3
图5.2.3 具有归并性能的无噪信道举例
只要
31
)()()(321=
==y p y p y p ，)(Y H 达到最大值，即达到信道容量C 。此时使)()()(321y p y p y p ==的信源概率分布6,,2,1)},({ =i x p i 存在，但不是惟一的。这种
信道的输入符号熵大于输出符号熵，即)()(Y H X H >。
综合以上三种无噪信道的分析，我们得出一个结论，无噪信道的信道容量C 只决定于信道的输入符号数n ，或输出符号数m ，与信源无关，是表征信道特性的一个参量。
5．3强对称离散信道的信道容量
教学内容：
1、信道矩阵特点
2、信道容量计算 1、信道矩阵特点：
这类信道中总的错误概率是P ，对称平均地分配给(n -1)个输出符号。信道矩阵为(n ×n )阶对称矩阵。
??
????
?
??????
?????-------=?p n p n p
n p n p p n p
n p n p p p n n
1
111111][ 2、信道容量计算
)/()();(X Y H Y H Y X I -= 其中条件熵
∑∑∑====
-
=n i n
j n
i ni
i
i j i j
i
H
x p x y p x y
p x p X Y H 11
1
2)()/(log )/()()/( (5.2.4)
上式中
)
/(log )/(21i j n
j i j
ni x y p x y
p H ∑=-
=,
于信道的对称性，每一行都是同一集合诸元素的不同排列，所以
?
?? ??--?---=1log 1
)1(log 22n p n p
n p p H ni , 于是得信道容量 ]
)([max )(ni x p H Y H c i -=。
这就变成求一种输入分布)(i x p 使)(Y H 取最大值的问题了。现已知输出符号集Y 共有n 个
符号，则n Y H log )(≤。根据最大离散熵定理，只有当
n y p j 1
)(=
，即输出端呈等概率分布时，)(Y H 才达到最大值n log 。
要获得这一最大值，可通过公式
∑===
n
i i j
i
j n
j x y
p x p y p 1
,,2,1)
/()()(
寻找相应的输入概率分布。
现在观察信道矩阵，我们发现其特殊性：
信道矩阵中的每一行都是由同一集合??????????---
个)1(11n n p n p p 中的诸元素的不同排列组成，所以
保证了当输入符号X 是等概率分布，即
n x p i 1
)(=
时，输出符号Y 一定是等概率分布，这时n Y H 2log )(=。相应的信道容量为
?
?? ??
---=-=1,,1
,log log 22n p n p p H n H n C ni
1log log log 2
22-++=n p
p p p n （ bit/信道符号）
当n =2时，就是二进制均匀信道，根据式（5.2.7）可计算出信道容量
)(1log log 122p H p p p p C -=++=,
其中
)log log ()(22p p p p p H +-=, 二进制均匀信道容量曲线如图5.2.4所示。
P
5．4对称信道的信道容量
教学内容：
1、对称信道的定义
2、信道容量
1、对称信道的定义：
如果一个矩阵的每一行都是同一集合},,,{21m q q q Q ∈中诸元素的不同排列，我们称矩阵的行是可排列的；如果一个矩阵的每一列都是同一集合},,,{21n p p p p ∈中诸元素的不同排列，我们称矩阵的列是可排列的；如果一个矩阵的行和列都是可排列的，则称这个矩阵是可排列的，或称它具有可排列性。如果一个信道矩阵具有可排列性，它所表示的信道称为对称信道。
其信道矩阵如下图：
[]?????????
???=313
161616161
31311p
2、信道容量
根据平均互信息的定义
,
)()()
/(log )/()()()
/()();(1
112∑∑∑===-
=+=-=n
i mi i
n i n
j i j i j
i
H
x p Y H x y p x y
p x p Y H X Y H Y H Y X I
其中
)
/(log )/(21
i j m
i i j
mi x y p x y
p H ∑=-
=,
类似于均匀信道的情况，H mi 也是与输入X 无关的常数，故有mi H X Y H =)/(，代入上式得
),,,()()();(21m mi q q q H Y H H Y H Y X I -=-=,
对应的信道容量为
)
,,,(log ])([max 212)
(m mi x p q q q H m H Y H C i -=-= （5.2.8）
式(5.2.7)与式(5.2.5)形式相同，只是此时的m ≠n 。由于对称信道的特点，容易证明，输入随机变量X 等概率分布时，输出随机变量Y 也是等概率分布，从而使Y 的熵达到最大值
m log ，即达到信道容量C 。
5．5准对称离散信道的信道容量
教学内容： 1、定义 2、特点 3、信道矩阵 4、信道容量 1、定义
如果一个n 行m 列单符号离散信道矩阵[P ]的行是可排列的，列不可排列。但是矩阵中的m 列可分成s 个不相交的子集，各子集分别有m 1，m 2,…，m s 个元素（m 1＋m 2＋…＋m s ＝m ）,若由n 行m k （k ＝l ，2,…，s ）组成的子矩阵k p ][具有可排列性，则称这信道为准对称信道。 2、特点
行具有可排列性，列不具有可排列性。但是把矩阵的前两列和后两列分成互不相交的子集，构成两个子矩阵，两个子矩阵的行和列均是可排列的，故信道][p 是准对称信道。 3、信道矩阵
????
?????
???=81812141818141
21][p ????????????=2141
4121
][1p ??????
??????=818
1
818
1
][2
p
4、信道容量
两个子矩阵的行和列均是可排列的，故信道][p 是准对称信道。由行的可排列性有
),,,()/(21m q q q H X Y H =，
得信道容量
)
,,,()]([max 21)
(m x p q q q H Y H C i -=。
只要使输出随机变量Y 呈等概率分布，上式第一项即可达到最大值，从而达到信道容量 C 。 为了在P (x i )非负的条件下使H (Y )达到最大值，可将H (Y )中的m 项分成S 个子集M 1，M 2，…，M S ，各子集分别有m l ，m 2，…，m s 个元素（m l +m 2+…+m s =m ）,则
∑∑∑==∈-
=-
=m
j s
k M y p j
j
k
j y p y p yj p yj p Y H 1
1)(2
2
)
(log )()(log
)()(
∑∑∈∈-
-
=s
j j M y p j j
M y p j j
y p y
p y p y
p )(2)(2)
(log )()(log )(1
(5.2.9)
令第k 个集合中概率的平均值
s
k m y
p y p k
M y p j
k k
j ,,2,1)
()()( ==
∑∈ (5.2.10)
因为 0)
()
(>j k y p y p 由e log ln log )0(1ln 22x x x x x =>-≤和有
e
log 1)()()(e log )()
(ln )()()(log )(2)(2)(2∑∑∑
∈∈???
?????-≤=k j k
j M y p j k j j k j M y p j k j y p y p y p y p y p y p y p y p y p
0e log )()(2=??????
-
=∑∈k M j j k k y p m y p ，
故有
∑
∑≤
k
j k
j M y p M y p j j
k j y p y
p y p y p )()(22)
(log )()(log )(，
即
。)(log )()]()[(log )
(log
)()(log )(22)()(2
2k k k k k k M y p M y p k j
j j y p y p m y p m y p y p y p y p y p k
j k
j -=-=-
≤-
∑
∑∈∈
把子集k M 中的
)(j y p 变成其均值)(k y p ，将使第k 个子集中的熵
∑∈-
k
j M y p j
y p )()()
(log
2
j y p 达到最大。由于子矩阵
k p ][具有可排列性，只要信源X 呈等概率
分布，即可使第k 个子集中的输出概率相等，即达到其均值)(k y p 。如果式(5.2.9)右端的
每一项都达到最大值，则输出Y 的熵)(Y H 达到最大，即
∑=-≤s
k k k k y p y p m Y H 1
2)
(log )()(，
相应的准对称信道的容量为
)
,,,()(log )(1
212m s
k k k k q q q H y p y p m C ∑=--=
5、练习【例5.2.1】。
5．6一般离散信道的信道容量
教学内容：
1、信道容量计算
2、总结
3、练习 1、信道容量
对一般离散信道而言，求信道容量，就是在固定信道的条件下，对所有可能的输入概率分布)(i x p ，求平均互信息的极大值。由前面的讨论可知，);(Y X I 是输入概率分布)(i x P 的上凸函数，所以极大值一定存在。因为);(Y X I 是n 个变量),(),({21x p x p )}(,n x p 的多元函数，并满足∑==n
i i
x p 1
1
)(，所以可用拉格朗日乘子法来计算这个条件极值。
引进一个新函数
?
??
???--=Φ∑=n i i x p Y X I 11)();(λ （5.2.12）
其中λ为拉格朗日乘子。解方程组
0)(1)();()(1=??
?
??????????--?=?Φ?∑=i n i i i x p x p Y X I x p λ (5.2.13)
可得一般信道容量C 。
由
∑==n
i i j i j x y p x p y p 1
)
/()()( (5.2.14)
有 )
/()(d )
(d i j i j x y p x p y p =。
将);(Y X I 的表达式代入式(5.2.13)得
1)()/(log )/()()(log )()(1
11
122=???
???
?
?
??????????--+
-??∑∑∑
∑
====m
j n
i m
j n i i i j i j i j j i x p x y p x y p x p y p y
p x p λ
求偏导得
[]∑∑===-+
+-
m
j i j i j
m
j i j j i j
x y p x y
p x y p y p x y
p 1
21
220
)/(log )/(e log )/()(log )/(λ
整理得
λ
+=∑=e log )
()/(2
log )/(21
m
j j i j i j
y p x y p x y
p (5.2.15) 其中
e
log )(ln )(log 22j j y p y p =，
∑==m
j i j
x y
p 1
1
)/(，
式(5.2.15)两边乘以p (x i )并求和
∑∑∑===+=+=
n
i i
n i m
j j i j i j
i
x p y p x y p x y
p x p 1
22
11
2
e log )e )(log
()
()/(log )/()(λ
λ (5.2.16)
上式左边为平均互信息的极大值，即
λ+=e log 2C (5.2.17) 式（5.2.17）代入式（5.2.15）
[]
∑∑∑===+=+=m
j j i j m
j m
j j i j i j i j
c
y p x y p c
y p x y p x y p x y
p 1
21
122)(log )/()(log )/()/(log )/(
令 c
y p j j +=)(log 2β (5.2.18)
则
∑∑===m
j m
j i j i j j i j
x y p x y p x y
p 1
1
2)
/(log )/()/(β (5.2.19)
由式(5.2.19)得信道矩阵，求出
j
β。再由式(5.2.18)得
c
j j y p -=β2
)( (5.2.20)
上式两边对j 求和得
∑∑==-=?=m
j m
j c j
j
y
p 1
1
1
22
)(β，
∑==m
j c
j
1
2
2β，
求出信道容量
?
???
??=∑=m j j c 122log β (5.2.21)
再根据式(5.2.14)求出对应的输入概率分布
)(i x P 。
2、总结
现在我们将一般离散信道容量的计算步骤总结如下：
(1) 由
;
),/(log )/()/(1
1
2∑∑===m
j m
j j i j i j j i j
x y p x y p x y
p ββ求
(2) 由
?
???
??=∑=m j j c 122log β,求C ； (3) 由
)
(,2
)(j c
j y p y p j 求-=β；
(4) 由∑==n
i i i j i j x p x y p x p y p 1)
(),/()()(求。
需要强调指出的是，在第(2)步信道容量C 被求出后，计算并没有结束。必须解出相应
的)(i x p ,并确认所有的)(i x p ,i ＝1,2,…,n 都大于等于零时，所求的C 才存在。因为我们在对);(Y X I 求偏导时，仅限制∑==n
i i
x p 1
1
)(，并没有限制
0)(≥i x p ，所以求出的)(i x p 有
可能为负值，此时的C 就不存在，必须对)(i x p 进行调整，再重新求解C 。一般要通过迭代
算法来实现。
实验二 离散信道及其容量 一、[实验目的] 1、理解离散信道容量的内涵； 2、掌握求二元对称信道（BSC ）互信息量和容量的设计方法； 3、掌握二元扩展信道的设计方法并会求其平均互信息量。 二、[实验环境] windows XP,MATLAB 7 三、[实验原理] 若某信道输入的是N 维序列x ，其概率分布为q(x ),输出是N 维序列y ,则平均互信息量记为I(X ;Y )，该信道的信道容量C 定义为() max (X;Y)q x C I =。 四、[实验内容] 1、给定BSC 信道，信源概率空间为 信道矩阵 0.990.010.010.99P ??=???? 求该信道的I(X;Y)和容量，画出I(X;Y)和ω、C 和p 的关系曲线。 2 、编写一M 脚本文件t03.m ，实现如下功能： 在任意输入一信道矩阵P 后，能够判断是否离散对称信道，若是，求出信道容量C 。 3、已知X=(0,1,2);Y=(0,1,2,3),信源概率空间和信道矩阵分别为 求： 平均互信息量； 4、 对题(1)求其二次扩展信道的平均互信息I(X;Y)。 五、[实验过程 ] X P ０ １ 0.6 0.4 = X Px ０ １ ２ 0.3 0.5 0.2 = 0.1 0.3 0 0.6 0.3 0.5 0.2 0 0.1 0.7 0.1 0.1 P=
每个实验项目包括：1)设计思路2)实验中出现的问题及解决方法； 1)设计思路 1、信道容量( ) max (X; Y) q x C = I ，因此要求给定信道的信道容量，只要知道该信道 的最大互信息量，即求信道容量就是求信道互信息量的过程。 程序代码： clear all,clc; w=0.6; w1=1-w; p=0.01; X P ０１ = 0.6 0.4 p1=1-p; save data1 p p1; I_XY=(w*p1+w1*p)*log2(1/(w*p1+w1*p))+(w*p+w1*p1)*log2(1/(w*p+w1*p1))- ... (p*log2(1/p)+p1*log2(1/p1)); C=1-(p*log2(1/p)+p1*log2(1/p1)); fprintf('互信息量:%6.3f\n信道容量:%6.3f',I_XY,C); p=eps:0.001:1-eps; p1=1-p; C=1-(p.*log2(1./p)+p1.*log2(1./p1)); subplot(1,2,1),plot(p,C),xlabel('p'),ylabel('C'); load data1; w=eps:0.001:1-eps; w1=1-w; I_XY=(w.*p1+w1.*p).*log2(1./(w.*p1+w1.*p))+(w.*p+w1.*p1).*log2(1./(w.*p+w1.*p1))- . . .(p.*log2(1./p)+p1.*log2(1./p1)); subplot(1,2,2),plot(w,I_XY) xlabel('w'),ylabel('I_XY'); 实验结果：
第5章 信道及信道容量 教学内容包括：信道模型及信道分类、单符号离散信道、多符号离散信道、多用户信道及连续信道 5．1信道模型及信道分类 教学内容： 1、一般信道的数学模型 2、信道的分类 3、信道容量的定义 1、 一般信道的数学模型 影响信道传输的因素：噪声、干扰。 噪声、干扰：非函数表述、随机性、统计依赖。 信道的全部特性：输入信号、输出信号，以及它们之间的依赖关系。 信道的一般数学模型： 2、 信道的分类 输出随机信号 输入、输出随机变量个数 输入和输出的个数 信道上有无干扰 有无记忆特性 3、信道容量的定义 衡量一个信息传递系统的好坏，有两个主要指标： 图5.1.1 一般信道的数学模型 离散信道、连续信道、半离散或半连续信道 单符号信道和多符号信道 有干扰信道和无干扰信道 有记忆信道和无记忆信道 单用户信道和多用户信道 速度指标 质量指标
速度指标：信息（传输）率R ，即信道中平均每个符号传递的信息量； 质量指标：平均差错率e P ，即对信道输出符号进行译码的平均错误概率； 目标：速度快、错误少，即R 尽量大而e P 尽量小。 信道容量：信息率R 能大到什么程度； )/()()/()();(X Y H Y H Y X H X H Y X I R -=-== 若信道平均传送一个符号所需时间为t 秒，则 ) ;(1 Y X I t R t =（bit/s ） 称t R 为信息（传输）速率。 分析： 对于给定的信道，总存在一个信源（其概率分布为* )(X P ），会使信道的信息率R 达到 最大。 （);(Y X I 是输入概率)(X P 的上凸函数，这意味着);(Y X I 关于)(X P 存在最大值） 每个给定的信道都存在一个最大的信息率，这个最大的信息率定义为该信道的信道容量，记为C ，即 ) ;(max max Y X I R C X X P P ==bit/符号 （5.1.3） 信道容量也可以定义为信道的最大的信息速率，记为 t C ?? ? ???==);(1max max Y X I t R C X X P t P t （bit /s ） （5.1.4） 解释： (1)信道容量C 是信道信息率R 的上限，定量描述了信道（信息的）最大通过能力； (2)使得给定信道的);(Y X I 达到最大值（即信道容量C ）的输入分布，称为最佳输入（概率）分布，记为* )(X P ； (3)信道的);(Y X I 与输入概率分布)(X P 和转移概率分布)/(X Y P 两者有关，但信道容量 C 是信道的固有参数，只与信道转移概率)/(X Y P 有关。 4、意义： 研究信道，其核心问题就是求信道容量和最佳输入分布。根据定义，求信道容量问题就是求平均互信息量);(Y X I 关于输入概率分布)(X P 的最大值问题。一般来说，这是一个很困难的问题，只有对一些特殊信道，如无噪信道等，才能得到解析解，对于一般信道，必须借助于数值算法。
当一个信道受到加性高斯噪声的干扰时，如果信道传输信号的功率和信道的带宽受限，则这种信道传输数据的能力将会如何？这一问题，在信息论中有一个非常肯定的结论――高斯白噪声下关于信道容量的山农（Shannon）公式。本节介绍信道容量的概念及山农定理。 1、信道容量的定义 在信息论中，称信道无差错传输信息的最大信息速率为信道容量，记为。 从信息论的观点来看，各种信道可概括为两大类：离散信道和连续信道。所谓离散信道就是输入与输出信号都是取值离散的时间函数；而连续信道是指输入和输出信号都是取值连续的。可以看出，前者就是广义信道中的编码信道，后者则是调制信道。 仅从说明概念的角度考虑，我们只讨论连续信道的信道容量。 2. 山农公式 假设连续信道的加性高斯白噪声功率为（W），信道的带宽为（Hz），信号功率为（W），则该信道的信道容量为 这就是信息论中具有重要意义的山农公式，它表明了当信号与作用在 信道上的起伏噪声的平均功率给定时，具有一定频带宽度的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。
由于噪声功率与信道带宽有关，故若噪声单边功率谱密度为（W/Hz），则噪声功率。因此，山农公式的另一种形式为 由上式可见，一个连续信道的信道容量受、、三个要素限制，只要这三个要素确定，则信道容量也就随之确定。 3. 关于山农公式的几点讨论 山农公式告诉我们如下重要结论： （1）在给定、的情况下，信道的极限传输能力为，而且此时能够做到无差错传输（即差错率为零）。这就是说，如果信道的实际传输速率大于值，则无差错传输在理论上就已不可能。因此，实际传输速率一般不能大于信道容量，除非允许存在一定的差错率。 （2）提高信噪比（通过减小或增大），可提高信道容量。特别是，若，则，这意味着无干扰信道容量为无穷大； （3）增加信道带宽，也可增加信道容量，但做不到无限制地增加。这是因为，如果、一定，有
第4章 离散信道及其容量 4.1节 离散无记忆信道（DMC, Discrete Memoryless Channel ） 什么是 “信道”？ 通信的基本目标是将信源发出的消息有效、可靠地通过“信道”传输到目的地，即信宿（sink ）。但什么是“信道”？ Kelly 称信道是通信系统中“不愿或不能改变的部分”。比如CDMA 通信中，设备商只能针对给定的频谱范围进行设备开发，而运营商可能出于成本的考虑，不愿意进行新的投资，仍旧采用老的设备。通信是对随机信号的通信，因此信源必须具有可选的消息，因此不可能利用一个sin(〃)信号进行通信，而是至少需要两个可供发射机进行选择。一旦选择了信息传输所采用的信号，信道决定了从信源到信宿的过程中信号所受到的各种影响。从数学上理解，信道指定了接收机接收到各种信号的条件概率(conditional probability)，但输入信号的先念概念（prior probability ）则由使用信道的接收机指定。 如果只考虑离散时间信道，则输入、输出均可用随机变量序列进行描述。输入序列X 1, X 2,……是由发射机进行选择，信道则决定输出序列Y 1, Y 2,……的条件概率。数学上考虑的最 简单的信道是离散无记忆信道。 离散无记忆信道由三部分组成： （1） 输入字符集A ={a 1, a 2, a 3,…}。该字符集既可以是有限，也可以是可数无限。其中每个 符号a i 代表发射机使用信道时可选择的信号。 （2） 输出字符集B={b 1, b 2, b 3,…}。该字符集既可以是有限，也可以是可数无限。其中每个 符号bi 代表接收机使用信道时可选择的信号。 （3） 条件概率分布P Y |X (〃|X )，该条件分布定义在B 上，其中X ∈A 。它描述了信道对输 入信号的影响。 离散无记忆的假设表明，信道在某一时刻的输出只与该时刻的输入有关，而与该时刻之前的输入无关。或者： 1111|(|,...,,,...,)(|)n n n Y X n n P y x x y y P y x --=，n =1,2,3…. Remark: (1) n x 在信道传输时受到的影响与n 时刻以前的输入信号无关。 (2) DMC 是时不变的，即|n n Y X P 与n 无关。因此|(|)n n Y X n n P y x 可简写为|(|)Y X n n P y x 。
摘要 MIMO技术是无线通信技术发展的一次重大飞跃，它能够突破无线频率资源限制，大幅度提高无线通信系统效率，被认为是无线通信技术未来发展的方向。然而，MIMO技术也彻底打破传统的无线通信模式，它要求系统使用多根发射和接收天线同时地发射和接收数据，使得无线通信系统结构、分析方法、调制、编码、信道估计、检测和多址方式等各个方面面临挑战。本文在国内外相关研究工作的基础上，针对MIMO信道容量理论进行深入研究。首先介绍了MIMO的研究现状，包括已取得的进展和存在的问题。并在移动无线信道特点的基础上，阐述了MIMO信道的特征，建立了数学模型。然后，仿真了数种典型恒定信道参数系统的容量以及空间相关性对信道容量的影响，进而得出结论：MIMO系统可以有效的提高信道容量, 但是由于天线之间相关性的影响，MIMO系统容量也有所下降。其次，分析了STBC系统的容量，并将其与全开环MIMO系统的容量进行了比较。最后重点实现了OFDM技术的仿真，并讨论了MIMO-OFDM系统在频率选择性信道下的容量以及多径和空间相关对其系统容量的影响。 关键词：多输入多输出信道容量空间相关性空时分组码正交频分复用
Abstract Multiple-input-multiple-output(MIMO) technology is a significant breakthrough in the development of wireless communication technologies. It can get rid of the constraint of radio frequency resource and greatly increase the spectral efficiency of wireless systems, and thus is considered as the future development trend of wireless communication technologies. However, MIMO technology thoroughly breaks the mode of traditional wireless communications, since it requires multiple transmit and receive antennas to simultaneously transmit and receive data information in the same time, which challenges all the aspects of wireless communications including system architecture, analytical methods, modulation, coding, detection, channel estimation, multiple access, and so on. On the basis current research works, this paper investigates MIMO channel capacity . Firstly, the author introduces the current study of MIMO, include the inprovements which were received and the challenges which are faceing to.Then, it analyses the wireless channels, and expounds the MIMO channel characteristic, and models the MIMO channel . Secondly, it simulates the capacity of several typical invariableness parameter channels and the impact of channel space correlation on the capacity of MIMO system . From the simulation, we can take the conclusion that MIMO system can effictively improve thannel is decreased. Thirdly, it analyzes the capacity of STBC system , then comparises the capacity of MIMO system and STBC.Finally,it is simulated the Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM), and discussed that the capacity of MIMO-OFDM system over frequency selective fading channels,
信道带宽和信道容量 信道是通信双方之间以传输介质为基础传递信号的通路，由传输介质及其两端的信道设备共同构成。 信号带宽是信号频谱的宽度。信道带宽则限定了允许通过该信道的信号下限频率和上限频率，也就是限定了一个通频带。 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率。信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。 它们的关系可以比喻为高速公路上的最大限速与汽车实际速度的关系。 带宽: 一般用来描述两种对象，一个是信道（Channel），另一个是信号（signal）。对于信道来说，又可分为两种，模拟信道和数字信道。 对信号来说，也可分为两种，数字信号和模拟信号。 信道的带宽: 对信道来说，带宽是衡量其通信能力的大小的指标。对模拟信道，使用信道的频带宽度来衡量。如果一个信道，其最低可传输频率为f1的信号，最高可传输频率为f2的信号，则该模拟信道的带宽是: 模拟信道的带宽＝f2－f1（f2 > f1）描述模拟信道带宽时，带宽的单位是Hz。对于数字信道的通信能力，使用信道的最大传输速率来衡量。如果一个数字信道，其最大传输速率是100Mbps，我们称其带宽为100Mbps。 描述数字信道带宽时，带宽的单位是bps（bit per second）信号的带宽： 模拟信号的带宽是指信号的波长或频率的范围，用于衡量一个信号的频率范围，单位是Hz（每秒种电波的重复震动次数）。
一般的电信号（模拟信号），都是由各种不同频率的电磁波所组成，对于这个电信号来说，其包含的电磁波的频率范围，称为这个电信号的带宽。比如人的声波信号，其绝大部分的能量，集中在300Hz ~3400Hz这个范围，因此我们称语音信号的带宽是 3.1Khz（3400-300）。 模拟信号的带宽单位与模拟信道带宽相同。数字信号的带宽使用数字信号的传输速度来表示。数字信号一般传输速率是可变的。在传输数字信号时，可以用最大信号速率（峰值速率）、平均信号速率或最小信号速率来描述数字信号。 数字信号的带宽单位是bps（bit per second）。其各种单位与数字信道带宽单位相同。 模拟信号经过数字编码后，可以变为数字信号。那么模拟信号的带宽与数字化以后的带宽是什么关系呢？ 模拟信号的编码方式决定了其数字化后的带宽。比如一个带宽 3.1Khz的语音信号，采用标准PCM编码（不进行压缩），其数字信号的带宽是64Kbps。如果使用压缩编码技术，一路语音信号其数字化以后的带宽可以是16Kbps或者8Kbps。 速率： 衡量信息传输速度的指标，以每秒传输的bit数为单位，即 bps――bitpersecond。1Kbps代表每秒中传输1千个比特；1Mbps代表每秒中传输100万个比特；1Gbps代表每秒中传输10亿个比特；1Tbps代表每秒中传输1万亿个比特。半波整流与全波整流的区别 全波整流，就是对交流电的正、负半周电流都加以利用，输出的脉动电流，是将交流电的负半周也变成正半周，即将50Hz的交流电流，变成100Hz的脉动电流。
数字移动通信与个人通信论文题目：MIMO系统信道容量的研究 学生姓名李其信 学号201120952 院系信息科学与技术学院 专业信号与信息处理
MIMO系统信道容量的研究 李其信 （西北大学信息科学与技术学院，陕西西安710127） 摘要：本文首先对MIMO技术进行了简要介绍。其次，从信息论角度研究了MIMO系统的信道容量，对 平均分配天线发射功率下的几种典型系统(SISO、MISO、SIMO、MIMO)的平均信道容量进行了分析和比 较，并对两类特殊的MIMO信道（全1信道和正交信道）的容量进行了特殊的分析，得到了信道容量的计 算公式。同时给出了当发射天线和接收天线数很大时的MIMO信道极限容量的估算方法。 关键词：多输入多输出（MIMO）系统；信道容量； 中图分类号：文献标识码：A文章编号：1001-2400(2XXX)0X-0-0 Research on the Capaity for MIMO System LI QI-xin ( College of Information Science and T echnology, Northwest University, Xi’a n 710127, China) Abstract: In this paper,firstly,it gives a brief introduction of MIMO technology. Secondly,some average capacities of several typical systems，such as SlSO，MISO，SIMO，MIMO，are theoretically analyzed and simulated from the point ofview of information theory．The difference among those typical systems is compared and the relationship between the capacity and different schemes of distributing power are discussed．And two types of special MIMO channel (all channels and orthogonal channel) capacity for a special analysis was calculated channel capacity.It gives the limit estimating method when the mumber of the transmitting and receiving antennas of MIMO. Key W ords: MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) channel capacity 随着信息技术，尤其是互联网技术的迅猛发展，信息的载体形式由传统的文字形式向多媒体形传统的无线通信系统是采用单一发射天线和单一接收天线的通信系统，即所谓的SISO天线系统。SISO天线系统在信道容量上具有一个通信上不可突破的瓶颈--Shannon容量限制。不管采用何种调制技术、编码策略或其他方法，无线信道总是给无线通信作了一个实际的物理限制。这一点在当前无线通信市场中形势尤为严峻，因为用户对更高的数据率的需求是非常迫切的[1-3]，必须进一步提高无线通信系统的容量。可以实现这个目标的方法有很多，如加大系统发射功率、设置更多的基站、拓宽带宽和提高频谱利用效率等。加大系统发射功率姑且不论可能引起人的健康状况的变化，对硬件设计者来说这也是非常困难的，因为功放器件在大功率区域下的线性工作特性是很难设计的。另外，散热及发射功率的加大所引起的功率消耗也是移动终端要考虑的问题。增设基站意味着采用更多的蜂窝，这是提高容量代价最大的办法。由于目前的实际无线应用市场仍是在UMTS和WLAN之间，是微波频带(UMTS大约为2GHz，WLAN技术的ISM频带为2～5GHz)，加大带宽，如利用毫米波频带，就会导致与现行系统具有非常大的兼容性问题，其代价也是很昂贵的，因此更高频段的使用在近期内不是提高无线通信系统容量的最佳方法。 目前在众多的信号处理技术中，最引人注目的是MIMO技术[4]，研究表明在多径环境中，采用收发多天线空时编码系统(MIMO系统)在不增加信号带宽及发射功率的前提下可以使频谱效率得以成 1
实验一信道容量及其一般计算方法 1.实验目的 一般离散信道容量的迭代运算 2.实验要求 （1）理解和掌握信道容量的概念和物理意义 （2）理解一般离散信道容量的迭代算法 （3）采用Matlab编程实现迭代算法 （4）认真填写实验报告。 3.源代码 clc;clear all; //清屏 N = input('输入信源符号X的个数N='); //输入行数 M = input('输出信源符号Y的个数M='); //输入列数 p_yx=zeros(N,M); //程序设计需要信道矩阵初始化为零 fprintf('输入信道矩阵概率\n') for i=1:N //从第一行第一列开始输入 for j=1:M p_yx(i,j)=input('p_yx='); //输入信道矩阵概率 if p_yx(i)<0 //若输出概率小于0则不符合概率分布 error('不符合概率分布') end end end for i=1:N //各行概率累加求和 s(i)=0; for j=1:M s(i)=s(i)+p_yx(i,j); end end for i=1:N //判断是否符合概率分布 if (s(i)<=0.999999||s(i)>=1.000001) //若行相加小于等于0.9999999或者大于等于1.000001 Error //('不符合概率分布') end end b=input('输入迭代精度：'); //输入迭代精度 for i=1:N p(i)=1.0/N; //取初始概率为均匀分布（每行值分别为1/N，）end for j=1:M //计算q(j) q(j)=0; for i=1:N q(j)=q(j)+p(i)*p_yx(i,j); //均匀分布的值乘上矩阵值后+q（j），然后赋值给q（j）实现求和
带宽与信道容量与数据传输速率的关系 2008-04-22 10:16:58| 分类：默认分类|举报|字号订阅 数据传输速率的定义 数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒(bit/second)，记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为： S=1/T(bps) 其中，T为发送每一比特所需要的时间。例如，如果在通信信道上发送一比特0、1信号所需要的时间是，那么信道的数据传输速率为1 000 000bps。 在实际应用中，常用的数据传输速率单位有：kbps、Mbps和Gbps。其中： 1kbps＝10^3 bps 1Mbps＝10^6 bps 1Gbps＝10^9 bps 带宽与数据传输速率 在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来表示信道的数据传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。信道带宽与数据传输速率的关系可以奈奎斯特(Nyquist)准则
与香农(Shanon)定律描述。 奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B（B=f,单位Hz)的关系可以写为： Rmax＝(bps) 对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。 奈奎斯特定理描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系。香农定理则描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。 香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax 与信道带宽B、信噪比S/N的关系为： Rmax＝(1+S/N) 式中，Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz，信噪比S/N通常以dB（分贝）数表示。
学校代码 14199 学号 00909002 分 类 号 密级 本科毕业论文（设计） 教 学 部 信息工程教学部 专业名称 通信工程 年 级 2009级 学生姓名 包宇坤 指导教师 黄 威 2013 年 5月 21 日 MIMO 系统的信道容量分析 及Matlab 仿真
MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真 摘要：MIMO技术是在通信系统的收发两端放置多根天线的一种通信技术。多输入多输出技术是近年来无线通信领域理论研究的一个重大突破。该技术能在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量、提高系统频带利用率、改善系统的性能,从而成为新一代高数据率、多数据类型无线通信系统的关键技术。众所周知,信道容量表示一个通信系统的极限传输率。由于对容量分析结果会对实际通信系统的设计提供理论依据和指导。因此,对MIMO系统信道容量的分析无疑是一个重要而基本的研究课题。 本文对MIMO系统进行了研究,主要集中在MIMO系统的信道容量分析。首先从MIMO的概念入手，介绍了当前的无线通信技术。然后围绕MIMO无线通信系统进行了展开，介绍了MIMO技术的基本原理、空时编码技术和MIMO系统的模型与容量。随后对仿真软件MATLAB做了简单的介绍。最后应用MATLAB软件对不同发射天线、不同接收天线、不同信噪比下的MIMO系统容量进行计算机仿真，并对仿真结果进行了分析。 关键字：MIMO技术,信道容量,空时编码,无线通信
Channel capacity of MIMO systems analysis and Matlab simulation Author ：Bao Yukun Tutor ：Huang Wei Abstract：Multiple-input-multiple-output (MIMO) is a communication technology that multiple antennas are set transmitters and receivers. It is an important breakthrough in the area of wireless communication. The system capacity and frequency spectrum efficiency of communication systems can be improved by this technology without extra frequency bandwidth and with no additional power expenditure. MIMO is becoming a key technology of the new generation high data rate wireless mobile communication system. As well known , the channel capacity of a communications system is the limit of the transmission rate. The analysis results of capacity can provide the theoretical basis and guidance to the actual capacity communications system designed. Therefore, the MIMO system channel capacity analysis is an important and basic research topics. This paper investigates the MIMO system, mainly concentrated in the capacity of the MIMO system.First of all, from the perspective of the concept of MIMO, this paper introduces the current wireless communication technologies.Then revolves around MIMO wireless communication system, introduces the basic principle of MIMO technology space-time coding technique and model and the capacity of MIMO system. After this, the paper makes a simple introduction about the simulation software MATLAB.At last, applies MATLAB software to simulate this system in different transmitting antenna, different receiving antenna and different signal to noise ratio. And make some analysis of the simulation results. Keywords：MIMO technology，channel capacity，Space-Time Coding，wireless communication
学校代码14199学号00909002 分类号 密级本科毕业论文（设计） 教学部信息工程教学部专业名称通信工程年级2009级 学生姓名包宇坤 指导教师 黄威2013年5月21日MIMO 系统的信道容量分析 及Matlab 仿真
MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真 摘要：MIMO技术是在通信系统的收发两端放置多根天线的一种通信技术。多输入多输出技术是近年来无线通信领域理论研究的一个重大突破。该技术能在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量、提高系统频带利用率、改善系统的性能,从而成为新一代高数据率、多数据类型无线通信系统的关键技术。众所周知,信道容量表示一个通信系统的极限传输率。由于对容量分析结果会对实际通信系统的设计提供理论依据和指导。因此,对MIMO系统信道容量的分析无疑是一个重要而基本的研究课题。 本文对MIMO系统进行了研究,主要集中在MIMO系统的信道容量分析。首先从MIMO的概念入手，介绍了当前的无线通信技术。然后围绕MIMO无线通信系统进行了展开，介绍了MIMO技术的基本原理、空时编码技术和MIMO系统的模型与容量。随后对仿真软件MATLAB做了简单的介绍。最后应用MATLAB软件对不同发射天线、不同接收天线、不同信噪比下的MIMO系统容量进行计算机仿真，并对仿真结果进行了分析。 关键字：MIMO技术,信道容量,空时编码,无线通信
Channel capacity of MIMO systems analysis and Matlab simulation Author：Bao Yukun Tutor：Huang Wei Abstract：Multiple-input-multiple-output(MIMO)is a communication technology that multiple antennas are set transmitters and receivers.It is an important breakthrough in the area of wireless communication.The system capacity and frequency spectrum efficiency of communication systems can be improved by this technology without extra frequency bandwidth and with no additional power expenditure.MIMO is becoming a key technology of the new generation high data rate wireless mobile communication system.As well known, the channel capacity of a communications system is the limit of the transmission rate.The analysis results of capacity can provide the theoretical basis and guidance to the actual capacity communications system designed.Therefore,the MIMO system channel capacity analysis is an important and basic research topics. This paper investigates the MIMO system,mainly concentrated in the capacity of the MIMO system.First of all,from the perspective of the concept of MIMO,this paper introduces the current wireless communication technologies.Then revolves around MIMO wireless communication system,introduces the basic principle of MIMO technology space-time coding technique and model and the capacity of MIMO system.After this,the paper makes a simple introduction about the simulation software MATLAB.At last,applies MATLAB software to simulate this system in different transmitting antenna,different receiving antenna and different signal to noise ratio.And make some analysis of the simulation results. Keywords：MIMO technology，channel capacity，Space-Time Coding，wireless communication
MIMO 系统的信道容量分析 Analysis of MIMO Channel Capacity (解放军信息工程大学) 刘 冰 Liu ，Bing 摘要：本文详细推导了MIMO 系统信道容量的表达式，分析了MIMO系统是如何利用多径来提高频谱利用率，并说明当天线数目很大时，信道容量随收发端最小天线数目的增大而线性增大。最后对MIMO 与AWGN 、SISO 、SIMO 的信道容量进行了仿真比较。 关键词：多入多出 信道容量 多径 Abstract : This paper educes the expression of the MIMO channel capacity, and analysis how MIMO system improves the channel capacity. Then, we prove that when the number of antennas is larger, the capacity is linear to the minimum number of the antennas. At last, the capacity simulation results of the MIMO,AWGN, SISO and SIMO valid the analysis. Keywords: MIMO Channel Capacity Multipath 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 1 引言 MIMO （Multiple Input-Multiple Output ）是指在通信链路的发送端与接收端均使用多个天线元的传输系统，它能够将传统通信系统中存在的多径因素变成对用户通信性能有利的因素，从而成倍地提高业务传输速率。MIMO 系统的基本结构如图1所示。输入的串行码流通过某种方式（编码、调制、加权、映射）转换成几路并行的独立子码流，通过不同的发射天线发送出去。不同的子码流同时同频带的发送，接收方利用不少于发送天线数目的天线组进行接收，并利用测出的信道传输特性与发送子码流间一定的编码关系，对多路接收信号进行空域与时间域上的处理，从而分离出几路发送子码流，再转换成串行数据输出。 图1 MIMO 系统的基本结构 2 MIMO 系统模型 假定一个点对点的MIMO 系统有T n 个发射天线、R n 个接收天线。用1×T n 列矩阵x 表示每个符号周期内的发射信号，其中第i 个元素i x 表示第i 根天线的发射信号。对于高斯信道，发射信号的最佳分布也是高斯分布。因此，x 的元素是零均值独立同分布的高斯变量。 限制总的发射功率为P ，则发射信号的协方差矩阵 T n T xx I n P R = （1） 式中T n I 是T T n n ×的单位矩阵。由于发射信号的带宽足够窄，因此可以认为它的频率响应是平坦的，即不考虑频率选择性衰落。
信道带宽 模拟信道： 模拟信道的带宽W=f2-f1其中f1是信道能够通过的最低频率，f2是信道能够通过的最高频率，两者都是由信道的物理特性决定的。当组成信道的电路制成了，信道的带宽就决定了。为了是信号的传输的失真小些，信道要有足够的带宽。 数字信道： 数字信道是一种离散信道，它只能传送离散值的数字信号，信道的带宽决定了信道中能不失真的传输脉序列的最高速率。 一个数字脉冲称为一个码元，我们用码元速率表示单位时间内信号波形的变换次数，即单位时间内通过信道传输的码元个数。若信号码元宽度为T秒，则码元速率B=1/T。码元速率的单位叫波特(Baud)，所以码元速率也叫波特率。早在1924年，贝尔实验室的研究员亨利·尼奎斯特就推导出了有限带宽无噪声信道的极限波特率，称为尼奎斯特定理。若信道带宽为W，则尼奎斯特定理指出最大码元速率为B=2W(Baud)尼奎斯特定理指定的信道容量也叫尼奎斯特极限，这是由信道的物理特性决定的。超过尼奎斯特极限传送脉冲信号是不可能的，所以要进一步提高波特率必须改善信道带宽。 码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值，则一个码元携带1比特(bit)信息。若码元可取四种离散值，则一个码元携带2比特信息。 总之一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N有如下关系: n=log2N单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率。在一定的波特率下提高速率的途径是用一个码元表示更多的比特数。如果把两比特编码为一个码元，则数据速率可成倍提高。我们有公式: R=B log2N=2W log2N(b/s) 其中R表示数据速率，单位是每秒比特，简写为bps或b/s
摘要 当今时代移动通信越来越离不开人们的生活，但是目前移动通信技术发展遇到了瓶颈。有限的频率资源和日益增长的用户需求成为移动通信技术中最主要的矛盾。在未来的移动通信发展中,如何有效大幅度提高无线链路的数据传输速率成为充满挑战性的关键问题。MIMO技术能在不增加传输信道带宽的前提下使得整个系统容量呈线性增长,这使得该技术成为了现代无线通信中的必选技术之一。MIMO技术是无线通信中实现了高速率数据传输、改善传输质量、提高系统容量的重要途径。 MIMO技术彻底打破传统的无线通信模式，它要求系统使用多根发射和接收天线同时地发射和接收数据，使得无线通信系统结构、分析方法、调制、编码、信道估计、检测和多址方式等各个方面面临挑战。本文在国内外相关研究工作的基础上，针对MIMO信道容量理论进行深入研究。本文综述了MIMO技术信道容量的分析并进行了合理的MIMO信道仿真,并总结了现代无线信道传输的特点，包括无线信道的传播方式、衰落特性。在此基础上，对MIMO系统信道相关性问题进行详细描述了并进行了合理的分析。 【关键词】MIMO 无线信道信道容量信道仿真相关性
ABSTRACT In modern times mobile communication has become more and more inseparable from the people's life, but the mobile communication technology development encountered bottleneck. Limited frequency resource, and the increasing user demand become the main contradiction in the mobile communication technology. In the development of future mobile communication, how to effectively raise the data transfer rate of the wireless link becomes the key issue in the challenging. MIMO technology can without any increase in the transmission channel bandwidth is linear growth under the premise of making the whole system capacity, which makes the technology become one of the choice of the modern wireless communication technology. MIMO technology is realized the high speed data transmission in wireless communication, improve the transmission quality and important way to increase the system capacity. MIMO technology thoroughly breaks the mode of traditional wireless communications, since it requires multiple transmit and receive antennas to simultaneously transmit and receive data information in the same time, which challenges all the aspects of wireless communications including system architecture, analytical methods, modulation, coding, detection, channel estimation, multiple access, and so on. On the basis current research works, this paper investigates MIMO channel capacity. This paper reviews the technology of MIMO channel capacity analysis and reasonable simulation of MIMO channel and summarizes the characteristics of modern wireless channel transmission, including the mode of transmission, fading characteristics of wireless. On this basis, the channel correlation problem of MIMO system are described in detail and analyzed reasonably. 【key words】MIMO Wireless channel Channel capacity Correlation Channel simulation