无线信道容量：一种物理方法

本文基于电磁理论和天线理论，在极少假设的前提下刻画了无线信道的容量。我们假设发射机可以在球形区域内产生任意电流分布，而接收天线均匀分布在包围发射机的一个更大球面上。研究表明，在接收天线数量趋于无穷大的极限情况下，容量为 $(\alpha P/N_0) \log e$ [bits/sec]，其中 $P$ 是发射功率约束，$\alpha$ 是接收天线的归一化密度，$N_0$ 是噪声功率谱密度。尽管这一结果看似平凡，但其令人惊讶之处有两点：首先，该结果与带宽无关（带宽甚至可以忽略不计）；其次，该结果表明容量与包含发射机的区域大小无关。这与一些先前声称最大自由度正比于包含发射机的表面积除以波长平方的结果相悖。我们的结果具有重要的实际意义，因为它表明，即使是一个带宽可忽略不计且天线间距远小于波长的紧凑型天线阵列，也能提供巨大的吞吐量，仿佛该阵列足够大以至于天线间距达到波长量级。