mimo信道容量公式

第一章无线信道1.1 概述无线信道系统主要借助无线电波在空中或水中的媒介传播来实现无线通信，其性能主要受到移动无线信道的制约和影响。

与有线通信不同，无线通信系统的发射机和接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的室内传播到几千米或几十千米的视距（LOS）传播，会遭遇各种复杂的地物，如建筑物、山脉和树叶等障碍物的非视距（NLOS）传播。

由于无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有很大的随机性，甚至移动台的速度都会对信号电平的衰减产生影响，以上因素都造成无线信道非常难以分析。

仔细分析无线信道的传输特点，是提高无线传输效率和质量的前提，一般用统计方法来分析和建模无线信道。

1.2信号传播方式在无线环境下进行通信，信号可能要经过许多的障碍物，如大楼、街道、树木以及移动的汽车等。

信号的传播途径大致可分为4种：（1）直线传播在较广阔的地区，如郊区或农村。

然而在城市环境中，直线传播很少见。

（2）反射信号往往经过大的建筑物、平坦的地面和高山反射。

反射是信号传播的一种重要途径。

（3）折射信号经过障碍物的边界时，经折射绕过障碍物而到达目的地，信号经折射后衰减很大。

因此，在无线信道模型中，一般忽略这种传播途径。

（4）散射当信号遇到一个或多个较小的障碍物时，出现散射现象，即信号分成了许多个随机方向的信号。

散射在城市通信中为最重要的一种传播方式。

信号经散射后很难预测，因此理论上的建模往往建立在统计分析的基础上。

在实际环境中，信号利用障碍物的反射、散射或直线传播等，经多条路径到达接收端，即多径传播，从而形成了多径传播。

1.3移动无线信道的衰落特性移动无线信道是一种时变多径信道。

无线电信号通过移动信道时会遭受来自不同途径的衰减损害，这些来自不同途径的衰减损害对通信系统的性能带来极大的影响。

这些算还可以归纳为三类。

接收信号的功率可用公式（2-1）表示为：()()()n P d d S d R d -=⋅⋅ 式中，d 表示移动台到基站的距离。

mimo物理层吞吐量计算MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）是一种多输入多输出的无线通信技术，它可以显著提高系统的吞吐量和传输可靠性。

在MIMO系统中，通过使用多个天线进行数据传输和接收，可以同时传输多个数据流，从而提高了传输速率和频谱效率。

MIMO物理层吞吐量计算是评估MIMO系统性能的重要指标之一。

吞吐量是指在单位时间内传输的数据量，通常以比特每秒（bps）或兆比特每秒（Mbps）为单位。

在计算MIMO物理层吞吐量时，需要考虑多个因素，包括天线数量、信道状态、调制方式等。

天线数量对MIMO物理层吞吐量有着重要影响。

在MIMO系统中，天线数量越多，系统的吞吐量通常会越高。

这是因为每增加一个天线，系统可以同时传输更多的数据流，提高了传输速率。

然而，天线数量增加也会增加系统的复杂度和功耗，需要权衡考虑。

信道状态也是影响MIMO物理层吞吐量的关键因素之一。

信道状态指的是信号在传输过程中受到的干扰和衰落程度。

在理想的情况下，信道状态良好，各个天线之间的信号互不干扰，系统的吞吐量会达到最大值。

然而，在实际情况下，信道通常存在衰落和干扰，这会降低系统的吞吐量。

调制方式也会对MIMO物理层吞吐量产生影响。

调制方式决定了每个数据符号所携带的比特数量。

常见的调制方式包括BPSK、QPSK、16QAM和64QAM等。

通常情况下，调制方式越高阶，每个数据符号所携带的比特数量越多，系统的吞吐量也会相应增加。

然而，高阶调制方式也会增加系统的灵敏度要求，容易受到信道干扰的影响。

在计算MIMO物理层吞吐量时，可以使用信道容量公式来进行估算。

信道容量是指在给定信道条件下，系统可以达到的最大吞吐量。

信道容量的计算需要考虑信道矩阵的奇异值分解（Singular Value Decomposition，SVD）和信道状态信息（Channel State Information，CSI），具体计算过程较为复杂，这里不做详细展开。

MIMO基本原理介绍课程目标：●了解MIMO的基本概念●了解MIMO的技术优势●理解MIMO传输模型●了解MIMO技术的典型应用目录第1章系统概述 (1)1.1 MIMO基本概念 (1)1.2 LTE系统中的MIMO模型 (2)第2章 MIMO基本原理 (5)2.1 MIMO系统模型 (5)2.2 MIMO系统容量 (6)2.3 MIMO关键技术 (7)2.3.1 空间复用 (7)2.3.2 空间分集 (9)2.3.3 波束成形 (13)2.3.4 上行天线选择 (14)2.3.5 上行多用户MIMO (15)第3章 MIMO的应用 (17)3.1 MIMO模式概述 (17)3.2 典型应用场景 (19)3.2.1 MIMO部署 (19)3.2.2 发射分集的应用场景 (21)3.2.3 闭环空间复用的应用场景 (22)3.2.4 波束成形的应用场景 (23)第4章 MIMO系统性能分析 (25)4.1 MIMO系统仿真结果分析 (25)4.2 MIMO系统仿真结果汇总 (27)第1章系统概述知识点MIMO基本概念LTE系统中的MIMO模型1.1 MIMO基本概念多天线技术是移动通信领域中无线传输技术的重大突破。

通常，多径效应会引起衰落，因而被视为有害因素，然而，多天线技术却能将多径作为一个有利因素加以利用。

MIMO (Multiple Input Multiple output：多输入多输出)技术利用空间中的多径因素，在发送端和接收端采用多个天线，如下图所示，通过空时处理技术实现分集增益或复用增益，充分利用空间资源，提高频谱利用率。

图 1.1-1 MIMO系统模型总的来说，MIMO技术的基础目的是：●提供更高的空间分集增益：联合发射分集和接收分集两部分的空间分集增益，提供更大的空间分集增益，保证等效无线信道更加“平稳”，从而降低误码率，进一步提升系统容量；●提供更大的系统容量：在信噪比SNR足够高，同时信道条件满足“秩>1”，则可以在发射端把用户数据分解为多个并行的数据流，然后分别在每根发送天线上进行同时刻、同频率的发送，同时保持总发射功率不变，最后，再由多元接收天线阵根据各个并行数据流的空间特性，在接收机端将其识别，并利用多用户解调结束最终恢复出原数据流。

MIMO信道容量计算实验一：MIMO信道容量计算实验学时：3实验类型：（演示、验证、综合、设计、√研究）实验要求：（√必修、选修）一、实验目的通过本实验的学习，理解和掌握信道容量的概念和物理意义；了解多天线系统信道容量的计算方法；采用计算机编程实现经典的注水算法。

二、实验内容MIMO信道容量；注水算法原理；采用计算机编程实现注水算法。

三、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学四、实验条件（1）微机（2）MATLAB编程工具五、实验原理、方法和手段MIMO（MIMO，Multiple Input Multiple Output）技术利用多根天线实现多发多收，充分利用了空间资源，在有限的频谱资源上可以实现高速率和大容量，已成为4G通信系统以及未来无线通信系统的关键技术之一。

T 12n Th11h21R12n R图1平坦衰弱MIMO信道模型1．MIMO 信道模型MIMO 指多输入多输出系统，当发送信号所占用的带宽足够小的时候，信道可以被认为是平坦的，即不考虑频率选择性衰落。

平坦衰弱的MIMO 信道可以用一个R T n n ⨯的复数矩阵H 描述：111212122212T T R T R R n n n n n n h h h h h h h h h ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦H（1）其中T n 为发送端天线数，R n 为接收端天线数，H 的元素,j i h 表示从第i 根发射天线到第j 根接收天线之间的空间信道衰落系数。

窄带MIMO 信道模型（如图1所示）可以描述为：=+y Hx n（2）其中，x 为发送信号；y 为接收信号；n 为加性高斯白噪声。

2．MIMO 信道容量假设n 服从均值为0，协方差为单位阵的复高斯分布。

根据信道容量()max{(;)}p X C I X Y =的定义，可以证明当()p x 服从高斯分布时，达到MIMO 信道容量。

令x 的协方差矩阵为x R ，则MIMO 信道容量可表示为：()()log det H C +x x R I HR H（3）其中上标‘H ’表示复共轭，I 为单位阵，det 表示取行列式。

无线通信中的信道容量与频谱效率计算引言：无线通信是指通过无线电波等无线媒介进行信息传输的方式。

在现代社会中，无线通信已广泛应用于各个领域，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。

而了解无线通信中的信道容量与频谱效率的计算方法对于设计和优化无线通信系统至关重要。

本文将详细介绍无线通信中信道容量与频谱效率的计算步骤与方法。

一、信道容量的基本概念与计算方法1. 信道容量的定义信道容量是指在给定的频谱带宽、信号功率和信噪比条件下，信道能够承载的最大信息传输速率。

2. 香农公式香农公式是计算信道容量的基本公式，表示为：C = B*log2(1+S/N)，其中C为信道容量，B为频谱带宽，S为信号功率，N为信噪比。

3. 信道容量的计算步骤a) 确定频谱带宽B。

b) 确定信号功率S。

c) 确定信噪比N。

d) 将所得参数代入香农公式，计算信道容量C。

二、频谱效率的定义与计算方法1. 频谱效率的定义频谱效率是指在给定的频谱带宽下，单位频谱资源所能承载的信息传输速率。

2. 频谱效率的计算公式频谱效率的计算公式为：SE = C / B，其中SE为频谱效率，C为信道容量，B 为频谱带宽。

3. 频谱效率的计算步骤a) 计算信道容量C。

b) 确定频谱带宽B。

c) 将所得参数代入频谱效率的计算公式，计算频谱效率SE。

三、信道容量与频谱效率的应用1. 无线通信系统设计与优化通过计算信道容量与频谱效率，可以评估无线通信系统的性能并进行系统设计与优化。

例如，在设计无线局域网系统时，可以根据信道容量和频谱效率来选择合适的调制方式、编码方式和调制阶数。

2. 频谱资源规划与管理了解频谱效率可以帮助进行频谱资源规划与管理。

在无线通信系统中，频谱资源是有限的，因此需要合理分配和利用频谱资源。

通过计算频谱效率，可以评估不同信号调制方式和系统参数对频谱资源的利用效率，从而进行合理的频谱资源规划和管理。

结论：无线通信中的信道容量与频谱效率是评估系统性能和进行系统设计与优化的重要指标。

MIMO通信系统的设计与实现摘要新一代移动通信系统需要提供极高的数据速率，在有限的频谱下提供尽可能高的传输速率，这就需要采用高频谱利用率技术。

在理想情况下，MIMO技术相对于传统的单天线系统可以随着天线数目的增大而线性增大信道容量，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。

本文详细介绍了MIMO通信系统的模型与信道容量，并介绍了目前存在的三种空时编码方案：分层空时码、空时网格码和空时分组码，实现了一种性能较好的方案，与正交频分复用技术相结合建立了STBC-MIMO-OFDM系统模型，并对用MATLAB模型进行了仿真和性能分析。

关键词：多输入多输出；正交频分复用；空时分组码；MATLAB；Design and Implementation of MIMO CommunicationSystemAbstractA new generation of mobile communication system needs to provide high data rate, transmission rate is as high as possible in the limited frequency spectrum, this requires the use of high frequency spectrum utilization technology. In the ideal case, the MIMO technology to the traditional single antenna system can increase linearly with the number of antennas to increase channel capacity, so the system can in the radio frequency band limited transmission under high-speed data service. This paper introduces the model and the channel capacity of MIMO communication system, and introduces the existing three kinds of space-time coding scheme: Layered Space-time Coding, Space-time Trellis Coding and Space-time Block Coding, to achieve a better performance of the scheme, the combination model of STBC-MIMO-OFDM is established and the technology of orthogonal frequency division multiplexing, the MATLAB model is used to analyze the performance.Keyword:：MIMO；OFDM；Space-time Block Coding；MATLAB目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 MIMO概述 (2)1.3 OFDM概述 (3)1.4 空时编码概述 (3)第二章MIMO-OFDM系统 (5)2.1 无线衰落信道 (5)2.1.1 多普勒扩展引起的衰落效应 (5)2.1.2 多径时延扩展产生的衰落效应 (6)2.1.3 几种常用的信道模型 (6)2.2 MIMO系统模型及信道容量分析 (7)2.2.1 MIMO系统模型 (7)2.2.2 MIMO 系统容量分析 (9)2.3 MIMO-OFDM系统模型 (10)第三章空时编码技术 (13)3.1 分层空时编码（BLAST） (13)3.2 空时网格编码（STTC） (14)3.3 空时分组编码（STBC） (14)第四章基于STBC的MIMO-OFDM系统设计与实现 (17)4.1 STBC-MIMO-OFDM系统模型 (17)4.2 STBC-MIMO-OFDM系统性能分析 (18)4.3 STBC-MIMO-OFDM通信系统设计与实现 (19)4.3.1 系统仿真参数 (19)4.3.2 系统性能仿真 (20)第五章结语 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)第一章 绪论无线移动通信传输信道复杂（时变的多径传播环境，以及快衰落、慢衰落、空间选择性衰落、时间选择性衰落、频率选择性衰落、传播损耗等）。

编号：审定成绩：重庆邮电大学矩阵分析小论文学院名称：通信与信息工程学院学生姓名：胡晓玲专业:信息与通信工程专业学号:S160101047教师：安世全时间：2016 年 12 月矩阵在MIMO 信道和保密通信上的应用矩阵广泛应用于通信的各个环节，例如:奇异矩阵,酉矩阵等MIMO 上的应用；可逆矩阵在保密通信上的应用；生成矩阵，监督矩阵在信道编码上的应用;Toeplitz 和Hankel 矩阵在通信信号处理中的应用等。

本文主要讨论矩阵在MIMO 信道和保密通信上的应用。

一、 矩阵应用于MIMO 信道我们知道MIMO 信道在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下能显著提升系统容量，同时提高信道的可靠性，降低误码率。

是4G 和未来5G 中的一个非常重要的技术，因此对MIMO 的信道进行建模研究具有巨大的指导意义.本文首先建立了MIMO 信道模型,利用矩阵理论得出MIMO 信道简化模型，再结合信息论计算出信道容量，并得出结论.首先建立一个MIMO 信道模型,发射端通过空时映射将要发送的信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的数据信号.当发送信号所占用的带宽足够小的时候，信道可以被认为是平坦的， 这样，MIMO 系统的信道用一个n*m的复数矩阵H 描述。

H 的子元素a ij 表示从第x i （i=1，2，…n)根发射天线到第y j (j=1，2,。

m)根接收天线之间的空间信道衰落系数。

1121112222n n αααααα⎛⎫⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎪H 信宿发送信号可以用一个n*1的列向量X =（x 1，x 2…。

x n )表示，其中x i 表示 在第i 个天线上发送的数据.用一个m*1的列向量Y =(y 1，y 2…y m ）表示,其中y i 表示在第i 个天线上接收的数据。

信道中的噪声为高斯白噪声n 。

通过这样一个模型,在t 时刻接收信号可以表示为：发送信号的协方差：Rxx=E[XX H ］ 发送信号的功率：P=tr （R xx ） 噪声的协方差:R nn =E[nn H ］ 接收信号的协方差：因为x 与噪声n 不相关，所以MIMO 信道容量做一般性推导下面根据信息论知识，我们对MIMO 信道容量做一般性推导。

根据香农公式提高信道容量的方法根据香农公式，信道容量用来衡量在给定的信噪比条件下，信道可以传输的最大数据速率。

香农公式如下：
C = B * log2(1 + SNR)
其中，C表示信道容量，B表示信道带宽，SNR表示信噪比（信号功率与噪声功率之比）。

要提高信道容量，主要有以下几个方法：
1.扩展信道带宽（增大B）：根据香农公式，信道容量与信道带宽呈正比关系，因此增大信道带宽可以提高信道容量。

这可以通过增加频率频段或者使用多天线技术（如MIMO）来实现。

2.提高信噪比（增大SNR）：根据香农公式，信道容量与log2(1 + SNR)成正比关系，因此提高信噪比可以提高信道容量。

这可以通过改进调制方案、使用前向纠错编码等方法来实现。

3.优化信道调制方案：不同的调制方案具有不同的传输效率。

选择更高效的调制方案（如QAM）可以提高信道容量，但也会增加传输的灵敏度要求。

除了以上提到的方法，还有一些其他的拓展可以考虑：
-多径衰落：利用多径传播现象，使用均衡等技术来减小多径衰落对信号的影响，从而提高信号的传输质量和信道容量。

-全二双工传输：在同一个频段上同时实现上行和下行传输，通过使用空分复用、时分复用等技术，可以进一步提高信道容量。

-引入更高频段：使用更高的频段，如毫米波频段，在更宽的频率带宽上实现通信，可以提供更大的信道容量。

需要注意的是，虽然香农公式提供了信道容量的理论上限，但在实际应用中，由于存在各种干扰和信号衰落等因素，实际的信道容量可能会受到限制。

因此，在提高信道容量时需要综合考虑多个因素，并采取合适的技术和策略来优化信号传输。

多输入多输出通信系统的信道模型及容量专业：通信工程摘要随着无线通信事业的迅速发展，用户对无线通信的速率和服务质量提出了越来越高的要求。

然而频谱资源的匮乏限制了无线通信的进一步发展；另一方面，无线信道的多径传播特性和时变特性会对其中传输的信号带来非常大的损害。

近年来多输入天线多输出天线（MIMO）技术因为能大幅度增加无线通信系统的谱效率和提高传输可靠性而得到了越来越多的关注。

MIMO多天线系统所提供的空间复用增益和空间分集增益可以极大地提高无线链路的容量和质量。

现有的研究成果己经表明，MIMO所能达到的极高的频谱效率是目前任何一种无线技术所不及的，因此它被认为是未来新一代移动通信系统的备选关键技术之一。

根据信道的输入输出情况，使用多天线技术的通信系统可以分为单输入多输出SIMO（Single-Input Multiple-Output）系统、多输入单输出MISO（Multiple-Input Single-Output）系统，以及多输入多输出MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统三种类型。

本文首先介绍了MIMO系统的基本概念和信道模型，然后我们从信息论的角度，根据传统SISO信道的香农容量，推导出MIMO信道容量公式，并且依次推导出SIMO信道和MISO信道的容量。

本文对MIMO信道模型和信道容量的研究表明，MIMO技术对于未来新一代无线通信具有极其的重要意义。

关键词：MIMO，SIMO，MISO，多天线系统，信道模型，信道容量。

Channel Model and Capacity of the MIMO municationSystemsAbstractAs the wireless munication makes rapid progress, the demand for higher data rates and higher quality in wireless munication systems has recently seen unprecedented growth. However, one of the most limiting factors in growth of wireless munications is the scarcity of spectrum. In addition, the multi-path propagation and time variance characteristics of wireless channel bring some impairment to the signals transmitted over it. In recent years, multiple input multiple output (MIMO) antennas technique has received more and more attention, as it can dramatically increase the spectral efficiency and improve the transmission reliability of wireless munication systems. The MIMO channel gain of MIMO systems that include spatial multiplexing (SM) gain and the spatial diversity (SD) gain can increase greatly the capacity and the quality of the wireless link, and the research results show spectral efficiency of MIMO technique is higher than any other existing wireless techniques. So MIMO technique is considered as one of candidacy techniques that can be used in the next new generation of mobile cellular munication systems.Any given munication system that utilizes the multiple antenna technique can be classified into three categories: single input multiple output (SIMO), multiple input single output (MISO) and multiple input multiple output (MIMO) system respectively. This paper firstly introduces the basic concept and model of MIMO channel. Secondly, in the view of information theory, according to traditional SISO channel Shannon capacity, we derived the capacity of MIMO channel, MISO channel and SIMO channel.In this paper, the studies on MIMO channel model and channel capacity show that MIMO technique is vital to the new generation of wireless munications.Keywords: MIMO, SIMO, MISO, Multiple Antenna System, Channel Model, Channel Capacity.目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 无线移动通信的发展概述 (1)1.3 天线阵列在移动通信系统中的引入 (2)1.4 MIMO技术综述 (3)第二章多输入多输出通信系统信道模型 (5)2.1 通信系统模型 (5)2.2 模拟通信系统模型 (5)2.3 数字通信系统模型 (5)2.4 无线信道传播环境 (6)2.5 几种常用的无线通信信道模型 (6)2.5.1 高斯信道 (7)2.5.2 瑞利信道 (7)2.5.3 莱斯信道 (7)2.6 多输入多输出通信系统信道模型 (7)2.6.1 SISO信道 (7)2.6.2 SIMO信道 (8)2.6.3 MISO信道 (9)2.6.4 MIMO信道 (9)第三章多输入多输出通信系统信道容量 (12)3.1 MIMO系统模型的分解 (12)3.2 多输入多输出系统信道容量分析 (12)3.2.1 SISO系统信道容量 (13)3.2.2 MIMO系统信道容量 (14)3.2.3 SIMO系统信道容量 (16)3.2.4 MISO系统信道容量 (17)结论 (19)（References） (20)谢辞 (21)附录 (22)第一章绪论1.1 引言自Marconi首次无线通信取得成功以来，人们对无线通信的研究就一直在不懈地努力着，但直到20世纪60年代，随着蜂窝概念的引入和70年代超大规模集成电路技术的进步，移动通信才开始得到真正的应用。

MIMO无线信道建模分析与仿真实现MIMO无线信道建模分析与仿真实现摘要：近年来，随着无线通信技术的迅猛发展，MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术逐渐成为无线通信领域的热门研究方向之一。

本文通过对MIMO无线信道的建模分析与仿真实现进行研究，探讨了MIMO技术的基本原理、信道模型和系统性能评价等关键问题，为今后在MIMO技术研究领域的进一步深入工作提供了重要的参考。

一、引言随着电子设备的普及和无线通信需求的增加，无线通信技术的研究与应用也日益重要。

MIMO技术作为一种提高无线通信系统传输速率和可靠性的重要技术手段，受到了广泛的关注。

MIMO技术的基本原理是利用多个天线来传输和接收信号，并通过合理的处理和信号分配方式来提高系统的性能。

本文主要通过建模分析和仿真实现来探讨MIMO无线信道的基本特点和系统性能。

二、技术概述1. MIMO技术的原理MIMO技术利用多个发射天线和接收天线，通过多个独立的信道传输数据，从而提高了系统的传输速率和可靠性。

MIMO技术主要包括空时编码和空分复用两种方式。

2. MIMO信道建模MIMO信道建模是对信号在无线信道中传输过程进行描述的数学模型。

常用的MIMO信道模型有瑞利信道模型、高斯信道模型和纯频率选择性信道模型等。

本文主要以瑞利信道模型为例进行分析和仿真。

三、MIMO无线信道的建模分析1. 瑞利信道模型介绍瑞利信道模型是一种广义的无线信道模型，能够较好地描述实际无线信道中的多径效应。

瑞利信道模型的特点是具有时变性、时延离散性和频谱选择性。

2. 瑞利信道模型的数学描述瑞利信道模型可以通过复信道增益矩阵和复高斯白噪声进行描述。

复信道增益矩阵是一个矩阵，每个元素代表了信号在不同天线之间的传输增益；复高斯白噪声模拟了信道中的噪声干扰。

3. MIMO信道容量分析MIMO信道容量是衡量MIMO系统传输速率的重要指标。

通过对瑞利信道模型进行分析，可以得到MIMO信道的容量公式，并测量系统的信道容量。

探讨MIMO的信息隐藏算法容量研究摘要：就siso而言，其信息的隐藏量因信息通道的有限性，限制了信息隐藏容量。

立足于目前mimo的信息隐藏量研究，我们发现研究的成果仍处于基本容量的研究阶段。

为此，该文基于容量的相关信息分析，旨在创新研究思路，并突破原有文献的容量限，给大家提供一些参考。

关键词：mimo 信息隐藏算法容量研究通信中图分类号：tp309 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）12（c）-00-01一直以来都是通过在传统通信理论的基础上针对信息隐藏容量进行相关研究的，传统通信系统采用单输入单输出信道，而mimo系统以“两多”为信道，即“多输入多输出的”信道模式，以构成多样化的系统空间，这样就实现了信息数据的传输具有足够的空间。

并且，在空时编码的形式下，信息系统的容量的可靠性和清晰性得到明显的提高。

1 图像信息下的mimo隐藏信道容量关于信道的输入、输出，很大程度上依托于信道模式，而信道模型是基于随机变量而形成连续取值。

并在模型中是加性高斯噪声的，以实现单位时间内，高容量、高速度的信息传输。

于是，在对于加性高斯噪声的具体计算中，其计算表达式如下：式中：s为信号功率，n为噪声功率，s/n为信噪比（signal to noise ratio）。

101g s/n表示信噪比，且单位是（db）。

s/n表示信噪比是10分贝（10的信息通道下）一次下去，当在1000信道的模式下，信噪比即为30分贝。

理想的信息通道应该数awgn，目前的mimo的信息隐藏研究多是立足该模型而进行分析。

现假设，隐藏信息的载体是图像，并基于（1）式把图像以信道的形式进行呈现，这种情形下的容量是平均的；而在独立的amgn的信息通道下，图像的像素可以被较好的计算出所谓的水印容量。

再在高斯信道的理论基础下，可以完善的计算出图像的整体水印容量。

这里，我们把图像分解成独立的单一元素，并在独立的信道下计算出水印容量，进而依次以累加的方式计算出整个图像的水印容量。

数据信道容量－（奈奎斯公式香农公式）一、奈奎斯特公式: 用于理想低通信道C = 2B×log2 (M)式中：C = 数据传输率，单位bit/s （bps）B = 带宽，单位HzM = 信号编码级数1、奈奎斯特公式指出了：码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是1还是0（因为有码元之间的相互干扰）。

2、奈奎斯特公式是在理想条件下推导出的。

在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。

技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。

3、需要注意的是，奈奎斯特公式并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。

要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。

这就需要有很好的编码技术。

***************************************************************二、香农公式: 非理想信道，有限带宽高斯噪声干扰信C = B log2 (1+S/N)式中：B＝带宽，单位HzS/N＝信噪比， S是平均信号功率, N是平均噪声功率（非dB值）S/N＝S/nB，n是噪声功率谱密度为，（W/Hz）香农公式描述了：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号噪声功率比之间的关系.实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。

损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。

延迟会使接收端的信号产生畸变。

噪声会破坏信号，产生误码。

持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s)1、香农公式给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了。

这个极限是不能够突破的。

要想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。

至少到现在为止，还没有听说有谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。

通信原理公式总结通信原理是研究如何在发送端和接收端之间传递信息的一门学科。

它涉及到各种不同的技术和原理，目的是在保证信息传输的可靠性和有效性的同时，降低能量耗费和传输成本。

在通信原理中，有许多重要的公式被广泛应用于不同的通信系统和技术中。

下面是一些通信原理中常用的重要公式的总结。

1.基本的通信模型在通信原理中，有一个基本的通信模型，即发送端、信道和接收端之间的流程。

通信模型的基本公式如下：信道容量公式：C = B * log2(1 + S/N)其中，C表示信道的容量，B表示信道的带宽，S表示信号的信噪比，N表示信号的噪声功率。

香农公式：C = B * log2(1 + S/N)其中，C表示信道的容量，B表示信道的带宽，S表示信号的信噪比，N表示信号的噪声功率。

噪声功率公式：N=kTB其中，N表示噪声功率，k表示玻尔兹曼常数，T表示信号的温度，B表示信号的带宽。

2.调制与解调调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。

在调制与解调中，有一些重要的公式被广泛应用，如下：频谱带宽公式：B=2*f*D其中，B表示频谱的带宽，f表示信号的最高频率，D表示调制的索引。

调制指数公式：m = (A - Amin) / Amin其中，m表示调制的指数，A表示载波的幅度，Amin表示调制信号的最小幅度。

调制带宽公式：B=2*(1+m)*f其中，B表示调制信号的带宽，m表示调制的指数，f表示调制信号的最高频率。

解调性能公式：BER = Q(sqrt(2 * SNR))其中，BER表示误比特率，Q表示高斯函数，SNR表示信号的信噪比。

3.编码与解码编码是将原始数据转换为通信系统可识别的信号的过程，解码是将接收到的信号转换为原始数据的过程。

在编码与解码中，有一些常用的公式如下：信息传输速率公式：R = C / log2(M)其中，R表示信息传输的速率，C表示信道的容量，M表示传输的调制阶数。

信道容量香农定理一、信道容量定义信道容量是指信道在特定条件下能够传输的最大信息量。

它通常被表示为每秒传输的比特数（bps）或每秒传输的字节数（Bytes/s）。

信道容量是一个关键的通信参数，它反映了信道传输信息的最大能力。

二、香农定理公式香农定理是通信理论中的基础性理论，它给出了在加性白高斯噪声（AWGN）环境下，无限长二进制对称信道的容量。

香农定理的公式可以表示为：C = 2(1 + S/N)，其中C表示信道容量，W表示信道带宽，S表示信号功率，N表示噪声功率。

该公式由两部分组成：第一部分是2，它表示二进制中只有0和1两个符号，因此信道中每个符号可以携带的最大信息量为1比特；第二部分是(1 + S/N)，它表示在信道中传输每个符号时可以携带的信息量。

当信道中的信号功率S与噪声功率N的比值越大，信道容量就越大。

三、香农定理的意义香农定理的意义在于它提供了评估通信系统性能的重要依据。

香农定理指出，当信道的带宽固定时，随着信噪比（S/N）的增大，信道容量也会相应地增大。

这意味着，为了获得更高的信道容量，需要增加信号功率或者降低噪声功率。

此外，香农定理还指出了通信系统的极限性能。

根据香农定理，当信噪比足够大时，信道容量将达到最大值。

因此，在设计通信系统时，可以根据香农定理来评估系统的性能并确定最佳的参数配置。

四、香农定理的应用1. 无线通信系统设计在无线通信系统中，信号传输会受到多种因素的影响，如多径效应、频带限制等。

因此，需要根据实际情况对信道容量进行评估和优化。

根据香农定理，可以通过调整信号功率、降低噪声功率或者增加信道带宽等方式来提高无线通信系统的性能。

2. 光纤通信系统设计在光纤通信系统中，由于光纤的带宽较大，因此可以通过增加信号传输速率来提高信道容量。

然而，在实际应用中，由于光纤中的信号传输会受到多种因素的影响，如散射、衰减等，因此需要根据实际情况对信道容量进行评估和优化。

根据香农定理，可以通过降低光纤中的噪声功率或者增加光纤的带宽等方式来提高光纤通信系统的性能。