8.1 引言 · 《通信原理（第5版）》

信道（Channel）是连接通信发送端与接收端的必经通路，是构成通信系统的核心支柱之一。在实际通信中，发送端输出的电磁信号在经过物理信道传输时，不可避免地会经历路径损耗、频率选择性衰落、色散时延扩展、多普勒频移以及各种加性噪声与乘性干扰的综合影响。

信道的传输特性不仅直接决定了接收信号的波形失真与衰减程度，更是制约通信系统传输速率、误码率性能与信道容量的最根本物理边界。

8.1.1 本章核心研究主线

本章围绕通信信道的物理传输特性与数学建模展开系统论述，知识架构如图所示：

graph TD
    A["第 8 章 信道"] --> B["信道分类与模型"]
    A --> C["无失真与恒参传输"]
    A --> D["多径时变衰落信道"]
    A --> E["分集与信道容量"]

    B --> B1["8.2 狭义信道 vs 广义信道（调制/编码信道）"]
    B --> B2["8.4 连续信道与离散信道数学模型"]

    C --> C1["8.3 恒参信道物理特性"]
    C --> C2["8.5 理想无失真传输充要条件"]

    D --> D1["8.6.1~8.6.2 时变冲激响应与包络分布（瑞利/莱斯）"]
    D --> D2["8.6.3~8.6.4 多径时延扩展与相干带宽"]
    D --> D3["8.6.5 多普勒扩展与相干时间"]

    E --> E1["8.7 分集技术（SC / EGC / MRC）"]
    E --> E2["8.8 香农信道容量公式与香农极限（-1.59 dB）"]

信道定义、分类与模型（8.2 ~ 8.4）：
- 区分狭义传输媒质与广义信道（调制信道与编码信道）；
- 建立连续信道的加性/乘性时变滤波模型与离散信道的条件转移概率矩阵模型。
恒参信道与理想无失真传输（8.3, 8.5）：
- 探究恒参信道的幅频失真、相频失真与群时延特性；
- 明确信号无失真传输的线性相位充要条件。
随参信道与小尺度多径衰落（8.6）：
- 建立多径信道的时变等效基带冲激响应 $h(\tau; t)$ ；
- 剖析多径散射包络的统计分布（无视距瑞利衰落与有视距莱斯衰落）；
- 严格界定两组对偶的时间-频率色散参数：多径时延扩展 $\sigma_\tau$ 与相干带宽 $B_c$ （频率选择性衰落判据）、多普勒频展 $B_d$ 与相干时间 $T_c$ （时间选择性快/慢衰落判据）。
分集技术与信道容量（8.7 ~ 8.8）：
- 空间、频率、时间分集及三大经典合并准则（选择式 SC、等增益 EGC、最大比 MRC）；
- 离散对称信道容量与连续高斯白噪声信道的香农容量公式 $C = B \log_2(1 + S/N)$ ，推导通信终极能效极限（香农界 $E_b/N_0 = -1.59\text{ dB}$ ）。