多アンテナフェーディングチャネルの容量：空間フェーディング相関、二重散乱、およびキーホール

複数入力複数出力（MIMO）無線チャネルの容量は、空間フェーディング相関とチャネルのランク欠損の両方によって制限されます。空間フェーディング相関は多様性の利得を減少させ、二重散乱やキーホール効果によるランク欠損は多アンテナチャネルの空間多重化の利得を減少させます。本論文では、空間フェーディング相関、二重散乱、およびキーホール効果の存在下における現実的な伝播環境を考慮し、任意の有限の送受信アンテナ数に対するエルゴディック（または平均）MIMO容量を分析します。チャネルは送信者には未知であり、受信者には完全に知られていると仮定し、各送信アンテナに等しい電力が割り当てられます。ガウス行列、ウィシャート（1928）行列、ガウス行列における二次形式などの複雑なランダム行列のいくつかの統計特性を用いて、独立したレイリー・フェーディングMIMOチャネルのエルゴディック容量の閉形式表現と、空間的に相関した/二重散乱MIMOチャネルに対する厳密な上限を提示します。また、キーホールMIMOチャネルに対する閉形式の容量公式も導出します。この解析的公式は、キーホールチャネルにおける複数のアンテナの使用が多様性の利点のみを提供し、空間的多重化の利得は提供しないことを明示的に示しています。数値結果は、我々の解析的表現の正確性と上限の厳密さを示しています。