信号的传输通道就是信道。 信道的特性将直接影响通信的质量。 了解信道对了解信号的传输原理至关重要。
初识信道
信道是什么？
最直观的理解就是传输媒介。比如说电缆、光纤、天线、电磁波等，这些都是电信号传输的媒介。通常把传输媒介称为狭义信道。
除了这些传输媒介外，信号在传输过程中还会经过编码器、调制器、发送机、接收机、解调器和译码器等设备，这些设备也是信号传输过程中要经过的“道路”。把信号必须经过的各种通信设备统称为广义信道。
实际上，通信质量的好坏，很大程度上将依赖于传输媒介的传输特性。
有线信道
对于大多数的有线信道，由于它们的传输参数恒定，不随时间而变化，所以幅度-频率特性和相位-频率特性就是它们的主要特性。幅度、频率、相位都是信号的基本特征。 我们希望，信号经过信道时最好什么都没改变，幅度、相位、频率不变，那么信号就不可能失真了，但这是不可能的。 信号在传输过程肯定会有衰减，也肯定会有时延。
通过傅里叶变换我们知道，一个信号是由不同频率分量的信号组成的。 如果不同频率分量的信号衰减一致，时延也一致的话，是不会发生失真的。但如果衰减不一致，或者时延不一致，就会发生变形。 因为不同频率分量的信号衰减一致，频谱形状基本没变，所以没有频率失真。 如上图这种会使信号失真的信道，从其幅频特性或相频特性来看，是一条不平坦的曲线。 我们希望衰减或时延最好是与频率无关的，因此理想的幅频特性或相频特性应该是一条平坦的直线，否则信号通过时必定会失真。
实际上几乎没有信道的特性是平坦的。 对于像有线信道这样的有固定幅频特性或相频特性的信道，可以添加一个补偿电路，使总的信道特性趋于平坦，这种通过校正幅频特性或相频特性来补偿失真信号的处理方法，也称为频域均衡。 还有一种均衡是通过产生波形去补偿失真波形的，这种均衡则称为时域均衡。
图4-5中幅频特性上的 dB 即分贝，是一个计量信号增益或衰减的相对值的单位。 dB 表示的是两个量的比值的大小，直观可理解为倍数越大，dB 也越大。 对于电压、电流等振幅类物理量，通常将测量值与基准值相比后求常用对数再乘以 20 ( dB = 10 lg ( A / B ) \text{dB} = 10 \lg (A/B) dB=10lg(A/B))；对于电压、电流等的平方项，如能量或功率等，则取对数后再乘以 10 ( dB = 10 lg ( A / B ) \text{dB} = 10 \lg (A/B) dB=10lg(A/B))。
为什么使用分贝来计量信号的放大或衰减？
书写和读数方便。比如说输出功率比输入功率大10万倍或100万倍，用分贝定义公式换算后，只是 50dB、60dB 而已，很简单。
计算级联放大器的放大倍数时，如果不用分贝，那就要逐级相乘，而用来分贝后，只需将各级的分贝数相加就行了。
还有一个好处，就是符合听感。
无线信道
有线信道的信道特性再怎么不平坦，所幸它还是固定的，不是随时间而变化的。这样在信号处理上就相对容易一些。 而无线信道的特性是随时间而变的。由于电磁波在空间的传播方式很多，有直射、散射、反射、绕射等，这使得信号的传输路径可以很多，且不稳定。另外，无线空间很开放，易受噪声干扰。所以，信号在其间相当不稳定。
无论怎么不稳定，我们的目的都很简单，只要信号能完整地到达接收机就行。而发送的信号能否被接收机所接收，就看它到达接收机时会衰减成什么样子。
无线信号的衰减归纳起来有3种。
第一种衰减是自然的衰减。电磁波即使在无遮挡的自由空间传播，功率也会随传输距离的增加而衰减，衰减量大约是传输距离的3~4次幂的倒数。这种衰减也称为路径损耗。 相比后两种衰减，这种衰减算是缓慢的，因此也被称为大尺度衰落。
第二种衰减是遇到起伏的地形、建筑物或障碍物时，因为阻塞而发生了衰减，这种衰减也被称为阴影衰落。 阴影衰落比起下面第三种衰落算是慢的了，因此也被称为中尺度衰落。
第三种衰减是由电磁波的多径传输引起的，也叫瑞利衰落。无线信号从天线发出后，是通过不同的直射、反射、折射等路径到达接收机的。由于各路径的距离不同，因而从各条路径中到达接收机的时间或者说相位各不相同。 这相当于不同相位的信号在接受点叠加。如果同相叠加，信号的幅度会加强，而反向叠加，信号幅度则会被减弱。这样，信号的强度会发生急剧的变化，如图4-8所示。 信号强度在很短的距离内就发生了深度衰落，衰落程度达到 20~50dB，这就是说每隔几米，就会有 100~100000 倍的落差。 因为它发生衰减的范围很小，也把这种衰减称为小尺度衰减。
解决路径损耗和阴影衰落的基本思想是加中继放大器。
对于路径损耗，当信号衰减到一定程度时，可以加一个中继放大器来加强信号。 有时候这种衰减还有很大的好处。正因为有了损耗，所以我们才可以每隔一定的距离，当某段频率的信号衰减为零后，再设一个基站，重复使用这一段频率，这样可以极大地提高频谱利用率。这也是移动通信系统普遍采用蜂窝结构组网的原因。
对于阴影衰落，如果衰落比较严重，可以在阴影部分加一些信号放大器，这些放大器有时也称为直放站 (室外叫直放站，室内叫室内分布系统)。目前，解决电梯、地下室、隧道、偏远山区等地的信号覆盖，多采用这种方法。
加中继放大的方法对瑞利衰落并不适用。解决瑞利衰落的办法叫分集接收。
既然衰落距离很短，那我们就有条件可以多用几面天线来接收，当有一面处于深度衰落时，其他的几面不一定同时都处在衰落区 (这种情况发生的概率是很低的)，这就提高了正确接收到信号的可能了。
简单的方法并不能解决所有的问题。为提高通信性能，一些诸如语音编码、纠错编码、调制、适配均衡等数字处理技术，也是不可或缺的。这也是将广义信道纳入信道来研究的意义。
有两种情况也许可以让无线信道变得比较简单，那就是相干带宽和相干时间。
由于多径传播的原因，假如在发送端发送一个窄的脉冲信号，在接收端会收到多个脉冲，而这些脉冲的衰落和时延是不同的。本来正常的时延应是沿最短路径传输所耗的时间，现在因为多条路径长短不一，所以时延被扩展了。通常将最后一个到达的脉冲和最先到达的脉冲的时延差称为最大时延扩展 τ max \tau_{\max} τmax。 如果这个时延扩展大于发送信号的两个脉冲之间的间隔，会对下一个脉冲造成干扰。如果把脉冲看成是符号，则可以把这种干扰称为符号间干扰 (ISI)，也就是接收信号中一个符号的波形因扩展到其他符号中而造成了干扰。 要避免这种干扰，应将符号的间隔拉大，就相当于将符号的周期扩大。至少，应大于最大时延扩展 τ max \tau_{\max} τmax。而周期扩大了，就意味着速率降低了。速率降低，有意味着信号带宽也降低了。 发送的符号的周期，必须大于最大时延扩展，才能避免符号间干扰。这相当于存在一个最小的周期，由于周期的倒数是频率，所以应该存在一个最大的频带宽度。当信道的带宽大于这个带宽时，就会发生干扰。这个带宽就称为相干带宽 Δ B c \Del