在《從香農公式到5G 之一》中，我們得到有限帶寬，加性高斯白噪聲信道的容量上限，連續信道即香農公式：
其中S為信號平均功率(W)，N為噪聲功率(W)，B為帶寬(Hz)。
多天線技術突破香農極限，使得系統的容量線性擴展。本文討論在多入多出系統下的信道容量問題，及MIMO技術在其他方面的應用。
1. 信道容量擴展
多入多出系統可以描述為
r = Hs + n
其中
如圖1.所示
圖1. MIMO系統
假設所有發射天線的信號功率相等，接收天線的噪聲功率相等。可以得到信道的容量為：
如果收發天線的個數都是 n , 並且信道矩陣是一個正交矩陣，可以得到信道容量為：
與單天線系統相比，MIMO系統的信道容量增加了 n 倍，系統容量與天線的數量成正比。
2. 波束賦形
MIMO技術除了能夠提升系統的容量，另一方面，它也是大量天線波束賦形技術的基礎。
圖2.波束成型原理
圖3. 波束面
波束賦形技術指的是根據特定場景，自適應的調整天線陣列的基本單元參數，使得某些角度信號獲得相干疊加，而另一些角度信號將相互抵消。在蜂窩通信中波束賦形技術，可以將天線主瓣指向用戶。波束成型原理如圖2,3 所示。
Massive MIMO技術使得小區級別的波束管理成為可能，根據不同的應用場景可以採用不同的波束模式：
- 高樓場景可以採用垂直波束的覆蓋；
- 海岸場景，可以採用窄的波束覆蓋；
- 多個水平波束，可以滿足廣場場景的覆蓋。
圖4.海岸場景的波束模式
（水平半功率波瓣寬：25°，垂直半功率波瓣寬：6°）
圖5.高樓場景的波束模式
（水平半功率波瓣寬：15°，垂直半功率波瓣寬：25°）
圖6.廣場場景的波束模式
（水平半功率波瓣寬：110°&45°，，垂直半功率波瓣寬：6°）
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