為什么高鐵上手機信號很差？

2017-02-17 by:CAE仿真在線來源:互聯網

大家應該都有坐過高鐵的經歷,那么在高鐵上使用手機時,有沒有發現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方式,在終端和網絡設備之間通過無線通道連接起來,進而實現用戶在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性,并具有越區切換和跨本地網自動漫游功能。蜂窩移動通信業務是指經過由基站子系統和移動交換子系統等設備組成蜂窩移動通信網提供的話音、數據、視頻圖像等業務。

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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。

據中國移動技術人員介紹,如果在這么快的速度下依靠現有網絡覆蓋京津高鐵,乘客可能就會發現網絡信號雖好,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,語音質量也是差強人意。據測試經驗數據,如果用現有網絡去覆蓋高速鐵路,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構,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的時速將使列車內用戶在非常短的時間內穿過多個信號小區,容易引起信令風暴,導致掉話。

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(3)重疊區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時間要經常小于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射信號;

經過基站時,上下行信號會產生強烈變化;

在切換區域,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. 專網解決方案:

(1)普通公網覆蓋高鐵難以兼顧普通低速場景及高速場景

普通公網組網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一地由室外宏蜂窩大網提供覆蓋,無法兼顧高鐵這種特殊場景(車體損耗大、頻繁的小區切換、重疊區的設計、強烈的多普勒頻移)的網絡覆蓋,因此高鐵必須使用專網覆蓋才可能有較好的覆蓋效果。

(2)專網覆蓋困難重重

網絡規劃困難:為了保證高速列車中用戶的網絡信號接受質量,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重選的次數,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:車廂內用戶仍然通過車廂外基站接入,車廂外密集的專網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。

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

3. 4G LTE解決方案

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

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