信道是电磁波信号传输的物理通道。根据传输媒质的物理结构与环境动态特性，信道在工程上主要划分为恒参信道（时不变信道） 与 随参信道（时变衰落信道） 两大类。
8.3.1 恒参信道（Constant-Parameter Channels）
Section titled “8.3.1 恒参信道（Constant-Parameter Channels）”恒参信道是指其幅频传输特性、相频传输特性以及时延等参数在时间轴上保持恒定不变，或仅随环境温度等缓慢平稳漂移的信道。
1. 传统有线电缆信道
Section titled “1. 传统有线电缆信道”- 平行明线（Open-Wire Line）：两根平行且相互绝缘的架空裸导线。传输损耗相对较小，通频带通常在 0.3 ∼ 27 kHz 之间；
- 对称电缆（Symmetric Pair Cable / 双绞线）：由多对相互绝缘的双导线绞合在同一保护套内构成。由于邻线电磁耦合互感较大，高频损耗较高，通频带通常在 12 ∼ 250 kHz（电话网）或数百兆赫兹（现代 Cat5e/Cat6 数据线）；
- 同轴电缆（Coaxial Cable）：由同轴心圆柱空管外导体与金属芯线内导体组成，外导体接地提供近乎完全的电磁屏蔽。小同轴电缆通频带约为 60 ∼ 4100 kHz，中同轴电缆通频带可达 0.3 ∼ 60 MHz，中继增音段约为 1.5 ∼ 6 km。
2. 光纤信道（Optical Fiber Channel）
Section titled “2. 光纤信道（Optical Fiber Channel）”光纤信道是以超纯石英玻璃纤维为传输媒质、以红外光波（1.31 μm 零色散窗口与 1.55 μm 最低损耗窗口）为载波的物理信道：
- 超宽通频带：单根单模光纤可利用的光频带宽达数万吉赫兹（数十太赫兹 THz），提供 Tbps 量级的海量传输容量；
- 超低传输损耗：目前现代单模石英光纤在 1550 nm 窗口衰减已低于 0.16 dB/km，极大延长了无中继传输距离；
- 抗电磁干扰免疫：光纤由绝缘介质二氧化硅构成，完全免疫外界雷电、高压电网与工业射频电磁辐射，传输特性极其稳定，是现代长途骨干网络与数据中心互联的绝对中枢。
3. 无线微波视距中继信道（Microwave LOS Relay Channel）
Section titled “3. 无线微波视距中继信道（Microwave LOS Relay Channel）”工作于超短波（UHF）与微波（SHF）波段，电磁波呈光波般的直线视距（Line-of-Sight, LOS）传播。
- 由于地球曲率限制，单跳地面直线视距通常为 40 ∼ 50 km；
- 采用高增益定向抛物面天线实现点对点精准射束传输，不受周围复杂障碍散射影响，信道参数高度稳定，具有大容量、低功耗、高可靠性特点。
4. 静止轨道卫星中继信道（Geostationary Satellite Channel）
Section titled “4. 静止轨道卫星中继信道（Geostationary Satellite Channel）”利用运行于赤道上空约 35860 km 轨道、公转周期严格等于地球自转周期（24 h）的地球同步人造卫星作为高空微波中继转发站：
- 广域无缝覆盖：单颗同步卫星的零仰角射束可覆盖全球地球表面约 42% 的面积；只需三颗在赤道上空相隔 120^circ 经度的静止卫星，即可实现除南北极圈外的全球立体通信覆盖；
- 信道恒定性：信号绝大部分路径在近似真空的自由太空中直线穿梭，除对流层降雨衰减与电离层法拉第旋转等缓慢吸收外，传输信道参数高度稳定，是典型的恒参无线信道。
8.3.2 随参信道（Time-Variant Fading Channels）
Section titled “8.3.2 随参信道（Time-Variant Fading Channels）”随参信道的传输媒质状态极度不稳定，物理反射体与散射体随时间随机移动，导致信道呈现出强烈的时变性、色散性与多径衰落特性。
1. 短波电离层反射天波信道（HF Ionospheric Reflection）
Section titled “1. 短波电离层反射天波信道（HF Ionospheric Reflection）”短波波长范围为 10 ∼ 100 m（频率 3 ∼ 30 MHz）。短波地面地波因土壤强烈吸收通常仅能传播数十公里，但其天波可借助地球电离层实现超远程跨洲际通信：
- 电离层结构：受太阳紫外线和 X 射线辐射激发，在距地面 60 ∼ 600 km 处形成由自由电子和正离子构成的电离层，纵向自底向上分为 D、E、F1、F2 四层；
- 时变多径机制：
- 信号经由不同高度的电离层分层反射，以及经地面多次二次反射跳跃到达接收端，路径几何距离各异，形成严重的多径时延扩展；
- 电离层电子密度与虚拟反射高度随昼夜交替（D 层和 F1 层白天出现、夜间消失）、四季变化及太阳黑子爆发周期剧烈随机漂移，导致信号电平呈现深浅不一的剧烈随机衰落。
2. 对流层对流散射信道（Tropospheric Scatter Channel）
Section titled “2. 对流层对流散射信道（Tropospheric Scatter Channel）”在地面上空 10 ∼ 12 km 的对流层中，由于大气强烈湍流运动导致气压、湿度和温度在微观上极不均匀，形成介电常数随机起伏的湍流气团。 当大功率微波射束射入对流层时，不均匀气团产生微弱的向前漫散射，将部分能量散射回地表接收站，实现单跳 100 ∼ 500 km 的超视距超短波/微波中继通信。信道同样呈现随机多径与快衰落特性。
3. 移动通信无线多径衰落信道（Mobile Radio Multipath Channel）
Section titled “3. 移动通信无线多径衰落信道（Mobile Radio Multipath Channel）”在现代蜂窝移动通信（4G/5G/6G）中，基站与高速移动终端之间通常不存在直达视距路径（Non-Line-of-Sight, NLOS），信号穿行于密集高楼、移动车辆、街道树木及室内墙体之间：
- 多径干涉：发端射频信号经历成百上千条不同路径的反射、绕射与散射，各路径携带不同的传输衰减与传输时延，在接收天线处矢量同相/反相干涉叠加，产生小尺度多径衰落；
- 多普勒效应：收发双方相对运动产生多普勒频移，使信道具有显著的时变多普勒扩展。
8.3 恒参信道与随参信道 思考题与自测