寫在前面：本文源自筆者在大三時對北師大-人工智能學院-郭俊奇老師的“通信原理”課程的部分歸納與整理筆記。此處感謝郭俊奇老師！如發現筆者整理有誤之處請在評論區多多指正！
1 信道的概念
1）信道的定義：連接發送端和接收端通信設備之間的傳輸媒介，信號傳輸的通道
2）信道的分類：
① 按傳輸媒介分類：
- 有線信道：明線、電纜（對稱電纜、同軸電纜）、光纖
- 無線信道：地面波、短波電離層反射、視距中繼、散射傳播、移動、衛星
② 按限定範圍分類：
- 狹義信道：物理傳輸介質
- 廣義信道：調製信道、編碼信道、時間信道（存儲信道）
③ 按傳輸信號分類：
- 模擬連續信道
- 離散數字信道
2 信道的特性（難點）
1）恆參信道：信道參數在通信過程中基本不隨時間變化的信道。如有線信道和部分無線信道（微波視距中繼、衛星鏈路等）
理想恆參信道特性：信號傳輸無失真（幅頻特性在全頻率範圍內是一條水平線，相頻特性在全頻率範圍內是一條通過原點的直線，斜率爲-td）
2）隨參信道：信道參數隨時間變化的信道。如部分無線信道（短波電離層反射、地面波、散射信道、移動通信等）
① 隨參信道特性：
- 信號的傳輸幅度衰減隨時間而變化
- 信號的傳輸時延隨時間而變化
- 信號經過多條路徑到達接收端，各路徑的引起的幅度衰減和時延均不同，且均隨時間而變化，即出現多徑傳輸現象
△ 多徑衰落信道的等效低通衝激響應（重點）：
當存在大量路徑時，即N趨於無窮時，根據中心極限定理：大量獨立同分布隨機變量之和的分佈趨於高斯分佈，因此多徑衰落信道的等效低通衝激響應h滿足：
1）建模爲零均值的復高斯隨機過程；
2）其包絡服從rayleigh（瑞利）分佈；
3）其相位服從均勻分佈；
4）該信道被稱爲rayleigh（瑞利）衰落信道
② 信道的平坦衰落和頻率選擇性衰落
- 頻率非選擇性衰落（平坦衰落）：信號帶寬 < 相干帶寬
- 頻率選擇性衰落：信號帶寬 > 相干帶寬
③ 信道頻譜展寬：多普勒（Doppler）頻移
④ 信道的慢衰落和快衰落
- 慢衰落：符號週期 < 相干時間
- 快衰落：符號週期 > 相干時間
△ 多徑衰落信道的四種衰落特性歸納（重點）：
△ 描述衰落信道的4個一維函數：
3 信道的容量
1）信息的定義：（香農給出的定義是）不確定性的減小
2）熵的定義：用隨機變量X來描述信息，設X是一個離散隨機變量，它可以取M個可能值{x1,x2,…,xm}，設X取xi的概率爲p(xi)，則把X的平均不確定性（即熵）定義爲：
3）互信息：
4）離散無記憶信道的容量：
5）帶寬有限、平均功率有限的高斯白噪聲連續信道的容量：
其中S爲信號平均功率，N爲噪聲功率，W爲信道帶寬。
設噪聲單邊功率譜密度爲N0，即N = N0*W，則帶寬有限、平均功率有限的高斯白噪聲連續信道的容量可以表示爲：
① 當信號功率S趨於無窮大時，連續信道的容量趨於無窮大；
② 當噪聲功率N趨於零時，連續信道的容量趨於無窮大；
③ 當信號帶寬W趨於無窮大時，連續信道的容量等於
6）頻帶效率
若傳輸速率R滿足：R<=C時，則存在一種編碼方式，使得錯誤率趨於零