多输入多输出(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,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。基于MIMO技术的通信系统从最基本的点对点MIMO系统到多用户MIMO系统,以及虚拟MIMO系统,已经有了长足的发展。MIMO技术的兴起离不开Telatar与Foschini等人运用信息理论对多天线系统信道容量的开创性工作。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话题。本文对MIMO系统进行了研究,主要集中在MIMO系统(包括多用户MIMO系统和虚拟MIMO系统)的信道容量分析。论文共有六章,主要工作如下:第三章研究了点对点MIMO系统的信道容量(包括遍历容量和中断容量),侧重讨论了瑞利衰落信道在不同天线数下的信道容量,还讨论了具有简单的相关性的MIMO的系统容量;第四章分析了多用户MIMO系统的两种基本信道模型及其容量区域,并对实际应用更为重要的广播信道的和速率在不同反馈情况下进行理论分析和仿真,得出了更为实用的反馈方式;第五章研究了目前比较流行的AD-HOC网络中的协作通信,即考虑虚拟MIMO系统。对不同的协作方式下的信道容量区域进行分析。为了验证文中主要理论分析的正确性,本文每个部分都通过设计适当的Monte-Carlo仿真实验。