MIMO là hệ thống có nhiều anten thu phát sóng ở cả máy phát và máy thu như Hình 1.5, do đó có thể sử dụng cả phương pháp tiền mã hóa cho máy phát và phương pháp kết hợp tín hiệu cho máy thu để tăng hiệu quả truyền tin. Kênh truyền dẫn trong hệ thống này còn được gọi là kênh truyền MIMO, có dung lượng kênh phụ thuộc trạng thái thông tin kênh truyền được biết ở máy phát. Trong phần này ta xem xét về dung lượng của kênh MIMO khi máy phát không biết thông tin CSI và sử dụng kỹ thuật mã hóa STBC như trên.
Giả sử các kênh truyền trong hệ thống MIMO cũng là kênh flat-fading và nhiễu AWGN. Vì máy phát không biết được CSI nên công suất phát P của nó được chia điều cho Nt anten. Mô hình tín hiệu thu phát được viết tổng quát như sau:
w t P Y Hs N = + (1.28)
trong đó ma trận H kích thước Nr x Nt là ma trận kênh truyền MIMO, s là tín hiệu truyền có hiệp phương sai H
s
R = E ss và w là nhiễu AWGN. Giả sử máy thu
không biết CSI, ma trận Rs có dạng (1/ )
t
s t N
R = N I , khi đó dung lượng ergodic của kênh MIMO là [5]:
2 SNR log det H H Nr t C E I HH N = + (1.29)
Khi tỉ số SNR lớn, dung lượng C trong Công thức (1.29) được biểu diễn xấp xĩ theo số anten thu phát:
( ) 2
~ min t, r log SNR
C N N (1.30)
Như vậy, khi máy phát không có thông tin kênh truyền thì dung lượng ergodic của hệ thống MIMO tăng tuyến tính với min(N Nt, r). Hình 1.6 so sánh về dung lượng ergodic của các hệ thống SISO, MISO, SIMO và MIMO khi chỉ có máy thu biết thông tin CSI. Kênh truyền SISO cho dung lượng kênh thấp nhất so với các hệ thống khác do không khai thác được tính phân tập như ở hệ thống có nhiều anten. Dung lượng của kênh MIMO cao nhất và tăng lên khi tăng số anten thu phát sóng. So sánh dung lượng kênh giữa SIMO và SISO, giữa MISO và SISO, ta thấy khi không có thông tin CSI ở máy phát thì tăng số anten ở máy thu sẽ cho hiệu quả cao hơn tăng anten ở máy phát vì máy thu có thể biết CSI bởi thực hiện ước lượng kênh truyền nên khai thác tốt hơn tính phân tập không gian so với máy phát.