为什么高铁上手机信号很差？

2017-02-17 by:CAE仿真在线来源:互联网

大家应该都有坐过高铁的经历,那么在高铁上使用手机时,有没有发现手机信号会变得很差呢?今天小编就帮各位解答下“为什么高铁上手机信号很差”这个问题。

1. 应用现状

在回答这个问题前,首先要提到的一个概念就是蜂窝移动通信,蜂窝移动通信(Cellular Mobile Communication)是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。

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高速铁路的移动通信覆盖是个世界性难题。要保持信号畅通,手机需要在不同基站服务区域间进行切换“接力”。

而京津高速铁路是我国迄今速度最快的铁路,平均时速高达300公里,峰值时速达到350公里,同时新型全封闭车厢对手机信号的衰耗会超过24dB以上,即意味着信号强度减少为原强度的1/256,或者覆盖半径缩小为原来的大约1/5。

据中国移动技术人员介绍,如果在这么快的速度下依靠现有网络覆盖京津高铁,乘客可能就会发现网络信号虽好,但手机基本无法完成切换“接力”,即很难打通,或是接通后又掉话,语音质量也是差强人意。据测试经验数据,如果用现有网络去覆盖高速铁路,接通率一般只能达到70-80%,而掉话率高达20-30%。

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2. 有哪些技术难题?

(1)车体穿透损耗大

高铁列车采用全封闭式车体结构,且部分车型采用金属镀膜玻璃,车体穿透损耗高达24dB以上,为了克服车体穿透损耗,要求室外的信号发射机功率增强,要求更高的基站接收机灵敏度或者要求用户终端(UE)的发射信号增强。

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(2)高速带来频繁的切换

超过250km/h的时速将使列车内用户在非常短的时间内穿过多个信号小区,容易引起信令风暴,导致掉话。

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(3)重叠区难以满足切换和重选的需求

手机在不同基站间切换至少需要6s,而全速行速的高铁列车通过两个基站切换区时间要经常小于6s,手机基本往往无法正常完成切换,易引起掉话.

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(4)高速带来的多普勒效应难以克服

目前移动通信终端的载波频率均采用跟踪下行空口频率机制,运动中,终端会带着2倍的瞬时多普勒频偏发射信号;

经过基站时,上下行信号会产生强烈变化;

在切换区域,下行信号多普勒频偏突变;

由多径引起多普勒扩展,使得接收信号畸变。

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3. 专网解决方案:

(1)普通公网覆盖高铁难以兼顾普通低速场景及高速场景

普通公网组网不会单独考虑高速场景的覆盖,通常与其他场景合为一体统一地由室外宏蜂窝大网提供覆盖,无法兼顾高铁这种特殊场景(车体损耗大、频繁的小区切换、重叠区的设计、强烈的多普勒频移)的网络覆盖,因此高铁必须使用专网覆盖才可能有较好的覆盖效果。

(2)专网覆盖困难重重

网络规划困难:为了保证高速列车中用户的网络信号接受质量,抵御车厢的穿透损耗,基站间距需要尽可能缩短;而另一方面,为满足切换的需要以及减少切换及小区重选的次数,基站间又要保持尽量长的距离,进退两难。

群切换和多普勒频移问题仍然无法解决:车厢内用户仍然通过车厢外基站接入,车厢外密集的专网覆盖导致了更为严重的群切换问题;同时,旅客终端无法应用先进的算法以应对复杂多普勒频移场景。

巨额的经济成本是运营商不能承受之重:使用专网覆盖,为保证覆盖质量,2G网络站间距一般1~1.5km,3G网络一般为500~800m. 2015年中国将建设造成的高铁3万公里,据此计算,完全使用专网覆盖高铁,三家运营商六张网(每家运营商2G、3G网络各一张)总共需要20~25万台基站,而具有全球最大GSM网络的中国移动的基站总数也不过40万台,随着后续高铁的继续建设,所需基站数量还将持续攀升。

3. 4G LTE解决方案

为了经济、高效的解决高铁通信问题,华为公司基于业界最为先进的4G LTE技术,为高铁量身定做了HRC端到端解决方案。

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