前言
第一，四章内容较少，故将两章合并。本知识小结只针对华中科技大学电子信息与通信学院课程《通信原理》进行总结，不保证满足所有读者需求
第一章：绪论
1.4 信息及其度量
在通信原理中对信息的度量与先修课程信息论的度量方式一致，信息量\(I=-log_aP(x)\),平均信息量(熵)\(H=\sum_{i=1}^M p(x_i)log_2\frac{1}{p(x_i)}\)
1.5 通信系统主要性能指标
通信系统的性能指标一般从两方面考虑：有效性与可靠性，其中有效性是指传输一定信息量时所占用的信道资源--“传输速度”，可靠性是指接收信息的准确程度--“传输质量”
1.5.1 数字通信系统的有效性指标
- 码元传输速率\(R_B\)
- 定义：每秒传输的码元个数
- 单位：波特(Baud)
- 计算：如一个码元的时间长度为\(T_s\)秒，则\(R_B=\frac{1}{T_s}\)
- 信息传输速率\(R_b\)
- 定义：每秒传递的比特数(信息量)
- 单位：比特/秒(bit/s)简记为b/s,bps
- \(R_b与R_B\)的关系：\(R_b=R_B\cdot log_2 M\)(信息等概)，非等概时有\(R_b=R_B\cdot H\)
- 频带利用率
- 定义：单位带宽内的传输速率
- \(\eta=\frac{R_B}{B}\)
- \(\eta_b=\frac{R_b}{B}\)
- \(\eta_b=\eta\cdot log_2M\)
1.5.2 数字通信系统的可靠性指标
- 误码率\(P_e=\frac{错误码元数}{传输总码元数}=\frac{N_e}{N}\)
- 误信率\(P_b=\frac{错误比特数}{传输总比特数}=\frac{I_e}{I_b}\)
- 在二进制中有\(P_b=P_e\),M进制有\(P_b<P_e\)
第四章：信道
信道可以分为物理信道和逻辑信道，本章主要讨论的是物理信道，物理信道可以从物理形态分类为有线信道和无线信道，按信道特性可以分为恒参信道和变参信道,其中恒参信道的特性不随时间变化，而随参信道的特性随时间随机变化。各种有线信道以及无线信道中的无线电中继和卫星通信等视线传播的信道属于恒参信道，其他各种无线信道都属于随参信道
4.1~3 无/有线信道&信道的数学模型
无线信道的的电磁波传播方式可分为地波，天波，视线传播，主要划分依据是频率的大小，其中为了增大视线传播距离，采用微波中继，卫星中继，平流层通信等手段。
若讨论自由空间中电磁波在发射天线和接受天线间的传播损耗\(L_{fr}\)，可以不加证明的给出如下公式 \[L_{fr}=\frac{P_T}{P_R}=\frac{16\pi^2d^2}{\lambda^2G_TG_R},\lambda:波长,P_{T/R}:发射机输出/入功率,d:距离\]
有线信道主要包括明线/对称电缆/同轴电缆/光纤
信道进一步可分为侠义信道和广义信道，前面提到的无线/有限信道均属于狭义信道，而广义信道则可分为调制信道与编码信道，分别研究调制/解调问题与编码/译码问题。 
信道的数学模型也可进一步分为以下几类：
- 调制信道模型：叠加有噪声的线性时变/时不变网络
- 编码信道模型：可用转移概率来描述
4.4 信道特性对信号传输的影响
对于恒参信道而言，其可认为为一个线性时不变系统，传输特性可表述为\(H(w)=|H(w)e^{j\psi(w)}|\),若想实现无失真传输，则幅频特性\(|H(w)|=K\),相频特性\(\psi(w)=wt_d\),当系统不满足上面的条件时，会对应的产生幅频失真和相频失真(也叫色散)
当信道的振幅-频率特性不理想，则信号发生的失真称为频率失真，信号的频率失真会使信号的波形发生畸变，这种畸变会引起相邻码元间发生部分重叠，造成码间串扰
对于随参信道(传输特性随时间随机快变)而言，主要会产生多径效应，具体来说是多径传播会使信号产生瑞利型衰落，并引起频率弥散，多径传播对一个复杂信号来说会导致信道对信号不同的频率成分有不同的衰减--频率选择性衰落，对于宽带信号来说，若信号带宽大于\(1/\tau,\tau\):信道最大相关带宽，则必然出现强烈的衰落，为了使信号基本不受多径传播的影响，要求信号的带宽小于多径信道的相关带宽，减小衰落的措施一般是使信号带宽\(B_s=(1/3\sim 1/5)\Delta f\)(工程上公式)
4.5 信道噪声
噪声类型按噪声来源可分为人为噪声，自然噪声，内部噪声；按噪声性质可分为脉冲噪声，窄带/单频噪声，起伏噪声
4.6 信道容量
离散信道容量不做要求，主要讲述连续信道容量，有信息论知识可知，白噪声背景下的连续信道容量为\(C=Blog_2(1+\frac{S}{N})(b/s)==Blog_2(1+\frac{S}{n_0B})(b/s),when \quad B\rightarrow \infty, C\approx1.44\frac{S}{n_0}\),S:信号平均功率(W),带宽B(Hz),\(n_0\):噪声单边功率谱密度,\(N=n_0B\):噪声功率(W)
参考资料
- 《通信原理》（第七版）：樊昌信，曹丽娜
- 老师课件