随着人们对通信的要求越来越高,第五代移动通信系统(5G)成为了研究热点,可以显著提升数据传输速率。毫米波作为5G的一个重要技术,有大量可用的频谱,可以提供更多传输带宽,而多输入多输出(MIMO)技术可以在系统带宽和总发射功率不增加的前提下,提高信道容量和频率利用率,因此毫米波与MIMO技术的结合能更好的发挥其优势,有利于进一步提高传输速率,改善系统性能。在毫米波通信系统中,视距(LOS)是毫米波通信的主要传输方式,因此,本文主要对毫米波LOS MIMO系统进行研究。在毫米波视距环境中,由于散射体数量较少使得信道之间高度相关,不利于数据传输,导致系统性能下降。有研究表明,LOS MIMO信道的复用增益主要依赖于收发端天线的排布方式,而在不同天线阵列排布方式下,天线位置对信道容量的影响有较大的差异,通过优化天线位置能够有效提高视距环境下的信道容量。因此,本文主要对基于平行四边形阵列和均匀圆环阵列的信道容量进行研究并分析天线位置对信道容量的影响。本文首先介绍了毫米波通信的研究背景、研究现状及其挑战,然后介绍了毫米波MIMO的系统原理以及信道模型,并从矩阵论的角度详细分析了MIMO信道容量求解的基本方法。接下来,本文引入了基于均匀矩形阵列的LOS MIMO信道模型,推导了矩形阵列基于信道容量最大化的阵列优化条件,其中包含多解。为了进一步优化信道容量,在矩形阵列的基础上,引入了倾斜角的概念,建立了基于平行四边形阵列的LOS MIMO信道模型,在该模型中,发射端和接收端的阵列排布方式均为平行四边形。其次,基于香农信道容量并借助相应的数学手段推导了满足信道矩阵正交性的条件,得到了基于信道容量最大化的阵列优化条件。在仿真中分别分析了平行四边形阵列和矩形阵列中天线位置对信道容量的影响,并验证了最大化条件的准确性,而且,将平行四边形阵列与矩形阵列作比较,从结果中,我们看到了平行四边形阵列可以在不同的倾斜角下实现信道容量最大化,而且在同样的天线间距下,其信道容量大于等于矩形阵列。最后,本文还建立了基于均匀圆环阵列的LOS MIMO信道模型。利用在该模型下信道矩阵的特性详细推导了收发端均为单圆环阵列以及收发端仅有一端为单圆环阵列、另一端为多圆环阵列的情况下信道容量与天线位置的定量关系,然后利用相同的方法对收发端均为多圆环阵列时的信道容量进行求解。在仿真中分析了均匀圆环阵列中天线位置对信道容量的影响,其中天线位置包括圆环半径、圆环数量以及收发端距离。并且在仿真中还可以发现,通过增加圆环的方式增加天线数量可能比在单圆环上增加同样的天线数量的信道容量大,因此可以看到多圆环阵列的优越性。