高鐵行進中,4g和5g通信,哪個影響小?

久久百事通


應邀回答本行業問題。

就移動通信的制式來說,肯定是高鐵進行中,5G的影響更小一些。

5G對於系統的性能提出了更高的要求,其中一個就是移動性的要求,5G對於終端的移動速度的支持達到了高達500公里/小時的要求。

高速移動的終端,會產生多普勒頻移問題,而在4G之中,尤其是TD-LTE的制式之中,早期的部分芯片支持是非常差的,而這也是很多人在高鐵中手機信號不好的一個很大的原因。

除了多普勒頻移的問題,高鐵還面對著信號穿透車廂的信號衰減問題,這一塊在4G裡也很難解決,不過5G之中引入了D2D技術,可以在高鐵車廂中部署5G中繼,使用無線回傳室外宏基站,以達到覆蓋高鐵車廂內部的目的。這個有些類似現在的高鐵Wifi的解決方案,由於天線可以設置在車廂之外,減少了信號穿透的衰減。

拋開覆蓋談信號還是不現實的事情,現在三大運營商在部分高鐵線路建設了高鐵專網,或者是在高鐵沿線建設了大量的4G基站才解決了高鐵的信號問題。5G要想解決高鐵的信號覆蓋,高鐵沿線的5G基站也是不可以缺少的。

5G相對的無線頻譜要更高一些,這就需要三大運營商建設更多的高鐵沿線的5G基站。

其實在4G時代,之所以高鐵部分路段信號不好,就是由於一些地理位置找不到合適建設4G基站的位置,而且基站需要的電力、傳輸問題很難解決,現在即使是可以無線回傳,但是電力的問題依然會是困擾運營商的問題。

高鐵的5G覆蓋的難度要遠大於4G,估計也需要比較長的時間才能完成覆蓋工作。目前三大運營商的5G試點基本是一些熱點區域、工業園區、醫院、汽車產業園等區域,高鐵本身的覆蓋還沒有提上日程。

總而言之,就技術而言,5G覆蓋高鐵的效果可以比4G要好,但是就基站的建設難度更大,也不是短時間可以解決的。

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通信一小兵


高鐵運行中,5G網絡通信收到的影響會比4G網絡要小。

我們國家的高鐵線路已經突破兩萬公里,很多內地縣城都已經開通了高鐵,乘坐高鐵可以說是我們老百姓常見的同行方式。在高鐵上,我們經常會發現高鐵高速運行的時候,手機的4G的信號變的非常的差,連正常的使用都沒辦法進行,很多人也只能感慨一下運營商網絡太差了,但是實際上真的是因為運營商網絡太差引起的嗎?

高鐵上使用手機遇到的沒有4G網絡的問題,有一部分是運營商網絡覆蓋,除此之外,還有另外三個原因:

1、車廂穿透損耗。

我們國家的火車,普通火車的車身是鐵質車體,CRH1使用不鏽鋼車體,CRH2和CHR3都是鋁合金車體,CRH5使用中空鋁合金車體,車窗都是使用的非常厚的玻璃,這樣的火車基本可以看成是一個無線電屏蔽箱,無線信號穿透這些車廂就會損耗很多。

2、多普勒頻偏。

因為4G LTE使用的OFDM編碼技術,它利用各個子載波之間嚴格的正交性來區分各個子信道,頻偏和相位噪聲都會使各個子載波間的正交性變差,據統計,如果OFDM的子載波發送1%的頻譜就會讓信噪比下降30dB,而這一指標的下降,將會影響到手機重選、切換和吞吐率等性能。

由於高鐵的快速移動,引起基站天線和手機天線接收到的信息頻率不同的現象,我們就稱之為多普勒頻移。

其中v為車速, c為光速,f 為工作頻率。比如在時速為350公里的高鐵上,使用LTE的B41進行通信,頻率是260MHz,由此可以算出多普勒頻移為843Hz,843Hz是15KHz子載波間隔的5.62%。而通常在LTE系統中,如果頻率偏移的大小不到子載波間隔的5%,就不會對系統性能產生無法容忍的影響,現在在時速350公里的高鐵上,頻偏已經嚴重影響到手機通信。

3、小區切換非常頻繁

由於4G基站的覆蓋半徑一般都是500-1000米左右,所以列車高速移動將在短時間內穿越多個小區的覆蓋範圍,引起頻繁的小區間切換,進而影響網絡的整體性能。

如果高鐵以以300km/h速度運行,則高鐵每10秒左右將進行一次小區間切換,頻繁的小區切換將極大降低網絡的性能。

各個手機廠商的高鐵模式

由於如上說的幾點,在高鐵上使用4G網絡還真是不太容易,各個手機廠商也是非常努力想克服這個問題。

1、華為手機

華為作為中國通信行業老大,在2015年就提出了智能雙天線和無縫切換的技術,並且提出了高鐵模式,可以預測信號變化趨勢,提高通話率6.8%。

2、小米手機

小米最早提出這個高鐵模式是在小米4C的發佈會上,通過手機主動修改信號發射功率,來補償多普勒遷移。

3、魅族手機

魅族的高鐵模式是採用識別運營商專網,和自動選擇最優基站,和提升切換速度。

4、VIVO手機

VIVO的高鐵模式主要運用Signal+來通過天線增益和靈敏度的算法,進行快速切換。

5G的“高鐵模式”

未來的5G NR物理層的多址方案是:具有循環前綴(CP)的正交頻分複用(OFDM),對於上行鏈路,還支持具有CP的離散傅立葉變換擴展OFDM(DFT-s-OFDM),總的來說還是OFDM編碼,那是不是將來5G也會跟4G一樣,在高鐵上遇到無法使用的尷尬呢?

從上圖4G和5G的關鍵指標來看,4G支持的最快移動速度是350KM/h,而5G可以支持高達500KM/h的移動,就目前的高鐵技術來看,5G應該就不會遇到多普勒頻偏的問題了,這是為什麼?

這是因為5G NR支持大子載波間隔的Numerology技術,通過靈活配置子載波間隔來達到降低多普勒頻偏效應和消除子載波之間的干擾。比如,將來的高鐵提速到500公里每小時,使用相同的載頻(4GHz),如果使用15KHz的子載波間隔,頻偏佔比就達到12%,而如果上使用60KHz的子載波間隔,頻偏佔比就只有3%,滿足移動通信的要求。

綜上所述,5G的靈活的子載波間隔的Numerology,為高鐵提供了移動通信保障,讓我們在高鐵上使用手機成為現實。

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移動通信雜談


5g啊,但5g不會像4g那樣鋪開的。


隔壁有鬼


5G專門考慮到了高鐵這種高速通信下的場景,而4G對此準備不足,所以還是5G好


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