為什么高鐵上手機信號很差？

2017-02-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

大家應該都有坐過高鐵的經(jīng)歷,那么在高鐵上使用手機時,有沒有發(fā)現(xiàn)手機信號會變得很差呢?今天小編就幫各位解答下“為什么高鐵上手機信號很差”這個問題。

1. 應用現(xiàn)狀

在回答這個問題前,首先要提到的一個概念就是蜂窩移動通信,蜂窩移動通信(Cellular Mobile Communication)是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式,在終端和網(wǎng)絡設備之間通過無線通道連接起來,進而實現(xiàn)用戶在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性,并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動漫游功能。蜂窩移動通信業(yè)務是指經(jīng)過由基站子系統(tǒng)和移動交換子系統(tǒng)等設備組成蜂窩移動通信網(wǎng)提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務。

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高速鐵路的移動通信覆蓋是個世界性難題。要保持信號暢通,手機需要在不同基站服務區(qū)域間進行切換“接力”。

而京津高速鐵路是我國迄今速度最快的鐵路,平均時速高達300公里,峰值時速達到350公里,同時新型全封閉車廂對手機信號的衰耗會超過24dB以上,即意味著信號強度減少為原強度的1/256,或者覆蓋半徑縮小為原來的大約1/5。

據(jù)中國移動技術人員介紹,如果在這么快的速度下依靠現(xiàn)有網(wǎng)絡覆蓋京津高鐵,乘客可能就會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡信號雖好,但手機基本無法完成切換“接力”,即很難打通,或是接通后又掉話,語音質(zhì)量也是差強人意。據(jù)測試經(jīng)驗數(shù)據(jù),如果用現(xiàn)有網(wǎng)絡去覆蓋高速鐵路,接通率一般只能達到70-80%,而掉話率高達20-30%。

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2. 有哪些技術難題?

(1)車體穿透損耗大

高鐵列車采用全封閉式車體結(jié)構(gòu),且部分車型采用金屬鍍膜玻璃,車體穿透損耗高達24dB以上,為了克服車體穿透損耗,要求室外的信號發(fā)射機功率增強,要求更高的基站接收機靈敏度或者要求用戶終端(UE)的發(fā)射信號增強。

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(2)高速帶來頻繁的切換

超過250km/h的時速將使列車內(nèi)用戶在非常短的時間內(nèi)穿過多個信號小區(qū),容易引起信令風暴,導致掉話。

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(3)重疊區(qū)難以滿足切換和重選的需求

手機在不同基站間切換至少需要6s,而全速行速的高鐵列車通過兩個基站切換區(qū)時間要經(jīng)常小于6s,手機基本往往無法正常完成切換,易引起掉話.

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(4)高速帶來的多普勒效應難以克服

目前移動通信終端的載波頻率均采用跟蹤下行空口頻率機制,運動中,終端會帶著2倍的瞬時多普勒頻偏發(fā)射信號;

經(jīng)過基站時,上下行信號會產(chǎn)生強烈變化;

在切換區(qū)域,下行信號多普勒頻偏突變;

由多徑引起多普勒擴展,使得接收信號畸變。

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3. 專網(wǎng)解決方案:

(1)普通公網(wǎng)覆蓋高鐵難以兼顧普通低速場景及高速場景

普通公網(wǎng)組網(wǎng)不會單獨考慮高速場景的覆蓋,通常與其他場景合為一體統(tǒng)一地由室外宏蜂窩大網(wǎng)提供覆蓋,無法兼顧高鐵這種特殊場景(車體損耗大、頻繁的小區(qū)切換、重疊區(qū)的設計、強烈的多普勒頻移)的網(wǎng)絡覆蓋,因此高鐵必須使用專網(wǎng)覆蓋才可能有較好的覆蓋效果。

(2)專網(wǎng)覆蓋困難重重

網(wǎng)絡規(guī)劃困難:為了保證高速列車中用戶的網(wǎng)絡信號接受質(zhì)量,抵御車廂的穿透損耗,基站間距需要盡可能縮短;而另一方面,為滿足切換的需要以及減少切換及小區(qū)重選的次數(shù),基站間又要保持盡量長的距離,進退兩難。

群切換和多普勒頻移問題仍然無法解決:車廂內(nèi)用戶仍然通過車廂外基站接入,車廂外密集的專網(wǎng)覆蓋導致了更為嚴重的群切換問題;同時,旅客終端無法應用先進的算法以應對復雜多普勒頻移場景。

巨額的經(jīng)濟成本是運營商不能承受之重:使用專網(wǎng)覆蓋,為保證覆蓋質(zhì)量,2G網(wǎng)絡站間距一般1~1.5km,3G網(wǎng)絡一般為500~800m. 2015年中國將建設造成的高鐵3萬公里,據(jù)此計算,完全使用專網(wǎng)覆蓋高鐵,三家運營商六張網(wǎng)(每家運營商2G、3G網(wǎng)絡各一張)總共需要20~25萬臺基站,而具有全球最大GSM網(wǎng)絡的中國移動的基站總數(shù)也不過40萬臺,隨著后續(xù)高鐵的繼續(xù)建設,所需基站數(shù)量還將持續(xù)攀升。

3. 4G LTE解決方案

為了經(jīng)濟、高效的解決高鐵通信問題,華為公司基于業(yè)界最為先進的4G LTE技術,為高鐵量身定做了HRC端到端解決方案。

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(1)克服車體損耗:車地回傳使用目前業(yè)界最先進的LTE技術,HRC車載臺天線部署在車廂外頂端;在車廂內(nèi),車載臺匯聚、分發(fā)車載2G/3G基站設備的Abis,Iub接口數(shù)據(jù);高鐵旅客通過車廂內(nèi)綜合接入設備接入2G/3G網(wǎng)絡,無車體損耗問題。

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