5G都好几年了，为什么坐高铁手机信号还这么差？

高铁是交通运输现代化的重要标志，也是一个国家工业化水平的重要体现，近年来我国逐步加速扩展高铁网，到现如今我国拥有目前世界上最发达的高速铁路网络，为广大人民群众出行提供了安全舒适便捷的交通方式。

但是，很多小伙伴肯定都有过这种经历：当我们乘坐高铁的时候，总感觉手机信号不是很好，上网容易出现卡顿的现象。你也许会想，都进入5G时代了，为啥乘坐高铁时上网还这么慢？这究竟是为什么呢？

高铁上为什么信号不好

手机能上网、打电话，都是通过与基站进行信息传递实现的。由于每个基站覆盖的范围很有限，高速行进的列车就要在基站之间进行频繁的信号切换。

假设基站覆盖的区域半径是1千米，而高铁的速度则动不动就飙到350千米/时，你在高铁上视频通话3分钟，中间就换了差不多10个基站，随便哪个没切换好，通话视频就会卡成“静帧屏保”。

而且列车上有稳定信号需求的乘客肯定不止我们一个，这就会遇到一堆人同时发起切换请求的情况，导致系统堵得一塌糊涂，让稳定信号的实现难上加难。

除了切换基站的原因，还有高铁列车本身的原因。

目前的高铁列车基本全部采用全封闭式车体结构，火车车厢是金属构成，所以，封闭的金属物体会使得手机电磁波衰减，天然会吸收一部分信号。而且，由于高铁速度极快，为承受会车时在列车表面形成的正负数千帕的瞬时压力变化，车窗玻璃一般会选用特质玻璃，这也加剧了信号的衰减。

此外，车厢玻璃上有一层金属涂层，帮助车厢内温度保持稳定、减小能量损耗，但这也导致传输信号的电磁波被隔绝，所以会出现高铁外的车站信号很好，进入高铁后信号就变差的现象。

除了以上两点原因，还有一个因素不能忽视。高铁跑得快，意味着信号发送机和接收机之间的相对速度大，这种高速带来的另一个麻烦是多普勒效应。

什么是多普勒效应

1842年，奥地利数学家、物理学家多普勒路过铁路交叉处时，恰逢一列火车从他身旁疾驰而过。他发现火车从远及近时汽笛声变响、音调变高，而火车从近及远时汽笛声变弱、音调变低。多普勒对这个物理现象产生了极大兴趣，并进行了研究。

通过研究，他最终发现，当波源和观测者有相对运动时，观测者接受到的波的频率和波源发来的频率不同。具体来说，波源和观测者相互接近时，接受到的频率升高；两者相互离开时，则降低。这种现象便被称为多普勒效应。

所以，在移动通信中要充分考虑多普勒效应，当移动物体靠近基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。

对于高铁来说，它的速度越快，产生的频偏也就越大，也将使基站接收信号的性能下降。

可见，多普勒效应是瞬时变化的，高速列车引起的接收机解调性能的下降，对于高铁上的信号稳定是一个非常大的挑战。

来源：力学科普微信公众号（有删改）

-点击阅读更多科学家的故事-

科技发展的背后离不开科技工作者的奉献

阅读“科技工作者”

了解更多科学背后的故事