4.通信原理——信道（第七版 樊昌信 曹丽娜版）
信道:以传输媒质为基础的信号通路,作用是提供一段频带让信号通过，同时又对信号限制和损害。
目录
4.1 无线信道
4.2 有线信道
4.3 信道的数学模型
4.3.1 调制信道模型
4.3.2 编码信道模型
4.4 信道特性对信号传输的影响
4.5 信道中的噪声
4.6 信道容量
4.6.1 离散信道容量
4.6.2 连续信道容量
4.7 小结
4.1 无线信道
1.地波：频率小于2MHZ，又绕射能力，传播距离数百或数千千米
2.天波：频率2-30MHZ,
3.视线传播：频率大于30MHZ, 传播距离: 和天线高度有关 
，D收发天线间距离（km），
增大视线传播距离的途径：中继通信：卫星通信：静止卫星
4.2 有线信道
明线，同轴电缆，对称电缆，光纤
4.3 信道的数学模型
4.3.1 调制信道模型
信道数学模型 
因k(t)随t变化，称为时变信道。
因k(t)与e i (t)相乘，称为乘性干扰。
乘性干扰特点：没有信号时，没有乘性干扰。
若k(t)作随机变化，称信道为随参信道。
常见随参信道：天波、地波、视距传播、散射传播、移动通信
若k(t)变化很慢或很小，称信道为恒参信道。
常见的恒参信道：架空明线（基本淘汰）、对称电缆（电话线、网线等）、同轴电缆（有线电视电缆）、光纤信道、部分无线信道：如卫星信道
4.3.2 编码信道模型
二进制编码信道简单模型： 常用“转移概率”来描述
P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率
P(1/ 0) 和P(0 / 1) － 错误转移概率
4.4 信道特性对信号传输的影响
无失真传输：振幅特性与频率无关，相位特性是一条通过原点的直线。
“失真”：信号畸变（产生新的频率成分，或频率分布发生改变）
线性系统中无失真条件：（1）振幅–频率特性： 为水平直线时无失真。（2）相位–频率特性：要求为通过原点的直线，即群时延为常数时无失真。群时延定义：
频率失真（振幅-频率特性不良引起）： 会使波形畸变，码间串扰。解决：线性网络补偿
相位失真（相位-频率特性不良引起）：对语音信号影响不大，但对数字信号影响较大，使码间串扰。解决：线性网络补偿
变参信道的特性： (1)衰减随时间变化 (2)时延随时间变化 (3)多径效应：信号经过几条路径到达接收端，且每
条路径的长度和衰减都随时间而变，即存在多径传播。
4.5 信道中的噪声
噪声：信道中存在的不需要的电信号，又称加性干扰。
按噪声来源分类：人为噪声 （开关火花、电台辐射）、自然噪声（闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声）
热噪声：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 性质：高斯白噪声
按噪声性质分类: 脉冲噪声（电火花）、窄带噪声（已调正弦波）、起伏噪声（热噪声、散弹噪声、宇宙噪声）
带限白噪声：经过接收机带通滤波器过滤的热噪声。
窄带高斯噪声：滤波器是线性电路，高斯过程通过线性电路后，仍为高斯过程，故窄带噪声又称窄带高斯噪声。
窄带高斯噪声功率：
（
为双边噪声功率谱密度）
（本书后边分析的噪声都认为是高斯白噪声）
4.6 信道容量（信息论与编码上边会有详细讲解）
信道容量: 信道能够传输的最大平均信息速率。
4.6.1 离散信道容量
P（xi）= 发送符号xi的出现概率，i=1，2……n；
P（yj）= 收到yj的概率，j=1，2，…，m
P（yj/xi）= 转移概率，发送xi的条件下收到yj的条件概率
容量C：每符号能够传输的平均信息量最大值
![C=\max _{P(x)}[H(x)-H(x / y)]](http://img.e-com-net.com/image/info8/19a14f8ed41a456bb2baf255ab3e1f3f.gif){kind=small}
（比特/符号）
当信道中的噪声极大时，
，此时 C = 0；
容量Ct： 单位时间能传输的平均信息量最大值
![C_{t}=\max _{P(x)}\{r[H(x)-H(x / y)]\} \quad(b / s)](http://img.e-com-net.com/image/info8/d64665015efe49eaa90e519cdd5e70a3.gif){kind=small}
r:单位时间内信道传输的符号数
4.6.2 连续信道容量 (实际通信系统中的信道大部分属于连续信道)
香农公式：
（C：信道容量）， 物理意义：信道带宽为B，信噪比为S/N时，该信道的最大传输速率
实际中的噪声大多可看成高斯白噪声，噪声功率可用带宽和白噪声的功率谱n0表示，即 
香农公式：
香农公式的三个要素： B、 n0、 S
由香农公式得到的推论： 
（1）提高S/N，可以提高信道容量C；
（2）C不变时，B与S/N可以互换；
（3）增加带宽B可以一定限度地提高C，但不能无限提高C；
给定S/n0，若带宽B趋于无穷大， 信道容量不会趋于无限大，只是S/n0的1.44倍。
当带宽不受限制时，传递1bit信息信噪比只需1.6dB，这就是香农限，是加性高斯噪声信道信息传输率的极限。
4.7 小结
信道：以传输煤质为基础的信号通道；
调制信道：用来研究调制和解调问题，其范围从调制器输出端至解调器输入端；
（乘性干扰和加性干扰）：
1）随参信道；
2）恒参信道。
编码信道：用来研究编码和译码问题，其范围从编码器输出端至解码器输入端；（数字转移概率）
按照性质分类：噪声可以分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声（随机噪声，包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声）；
信道容量和香农公式（连续信道）；