Nhu cầu về dung lượng trong hệ thống thông tin không dây như thông tin di động, internet hay các dịch vụ đa phương tiện đang tăng lên nhanh chóng trên phạm vi toàn thế giới. Tuy nhiên phổ tần vô tuyến lại hạn chế, do vậy muốn tăng dung lượng ta bắt buộc phải tăng hiệu quả sử dụng phổ tần. Những tiến bộ trong mã hoá như mã Turbo, mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp đã có thể tiếp cận tới giới hạn dung lượng Shannon của hệ thống với 1 anten. Tuy nhiên có thể đạt được hiểu quả phổ tần cao hơn nữa với hệ thống có nhiều anten cả ở máy phát và máy thu.
Chương này tập trung tìm hiểu về dung lượng của các kênh truyền dẫn nhiều đầu vào, nhiều đầu ra (MIMO). Hiểu quả phổ tần là đặc điểm nổi bật của hệ thống MIMO, giả sử việc truyền dẫn là lý tưởng thì nó tăng gần như tuyến tính với số lượng anten.
Một kênh MIMO được thực hiện với nhiều anten. Môi trường truyền
trên kênh giữa các cặp anten thu, phát được mô hình bằng phương pháp
fading Rayleigh phẳng độc lập. Trong chương này chỉ hạn chế nghiên cứu
với kênh băng hẹp để có thể mô tả bằng mô hình phẳng tần số. Kết quả sẽ
được suy ra cho kênh băng rộng bằng cách coi kênh băng rộng là một tập
trực giao các kênh băng hẹp. Mô hình Rayleigh rất phù hợp với các môi
trường có nhiều vật phân tán. Trong chương này với mô hình fading
Rayleigh độc lập, các tín hiệu được phát từ mỗi anten phát sẽ xuất hiện độc
lập ở mỗi anten thu. Kết quả là tương ứng với mỗi tín hiệu từ anten phát đã
có dấu hiệu phân biệt nhau ở anten thu. Mô hình fading Rayleigh độc lập
gần giống với kênh MIMO khi khoảng cách giữa các anten lớn hơn nhiều
bước sóng của sóng mang, hoặc góc sóng tới tương đối lớn (trên 30 0 ).
