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為什麽火車上網速超級慢,並且訊號極差?

2015-08-29知識

因為火車太快,訊號追不上了

正經點,火車訊號較差原因是多方面的。

一方面是受到受到車廂的遮蔽。車體不必多說了,火車車廂由金屬制造,對訊號有遮蔽作用。實際上,車窗對訊號也有遮蔽作用,高速行進的列車需要維持車廂內溫度,因此有一部份熱量會由車窗散失,因此我們在車窗上塗一層超薄的金屬塗層,金屬塗層可以將車內的光線反射回去,以減少熱量散失。但金屬塗層的存在卻可以形成法拉第籠,使得車內訊號變弱。

另一方面就是由於車速較快。車速較快帶來兩個問題:一個是都卜勒效應帶來的頻率偏移;一個是不同基站之間的頻繁切換。

都卜勒效應帶來的頻率偏差可以由下面這個公式計算:

f_d = \frac{v}{c}\times f_c\times \cos (\theta)

其中 f_d 是都卜勒頻移, f_c 為載波頻率, v 為高鐵速度, c 為光速, \theta 為高鐵行進方向與訊號之間的夾角。

可以看到,高鐵速度越快,載波頻率越高,訊號的都卜勒頻移就越大,以時速350km/h(約100m/s)的列車為例,在900MHz波段都卜勒頻移可以達到接近300Hz,在2GHZ波段,都卜勒頻移可以達到約650Hz。

基站的切換就很好理解了,每個基站的覆蓋範圍是有限的,列車前進必然要穿過一系列基站的覆蓋區域,這就要求我們的終端在不同的基站之間迅速切換,還是以時速350km/h的列車為例,大約每隔3-6秒就要切換基站,因此會感覺訊號較弱。

還有一些其他原因,比如環境偏僻不適合大量建設基站、使用者數較多需求較大、多經過隧道等特殊場景等,也會影響高鐵上的訊號。但總的來說,隨著我們國家高鐵技術和行動通訊技術的進步,高鐵上的網絡訊號正在變得越來越好,相信明天一定比今天更美好。

參考文獻:

[1]饒華. 高速鐵路流動網絡訊號覆蓋與最佳化[D].上海交通大學,2012.