我們?nèi)粘Ｉ钪校闶欠裼羞@些發(fā)現(xiàn)：當(dāng)我們?cè)陔娞莼蛘叩叵峦＼?chē)場(chǎng)，乘坐高鐵或者地鐵，在隧道或者山洞中，手機(jī)信號(hào)就會(huì)受到影響？

今天文檔君帶著干貨來(lái)了！我們從最基礎(chǔ)的移動(dòng)通信原理開(kāi)始，抽絲剝繭地解答疑惑——

到底是什么影響了我們的手機(jī)信號(hào)？

簡(jiǎn)單易懂的無(wú)線通信原理

我們知道，手機(jī)要能夠打電話，首先要有信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是指無(wú)線信號(hào)，無(wú)線信號(hào)是通過(guò)電磁波進(jìn)行傳播的，整個(gè)通訊過(guò)程可以簡(jiǎn)單概括為：

1. 發(fā)射：發(fā)送端設(shè)備（例如手機(jī)）將需要傳輸?shù)男畔ⅲɡ纾郝曇簟D像或者數(shù)據(jù)）進(jìn)行編碼和調(diào)制，經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)通過(guò)發(fā)送端設(shè)備的天線以無(wú)線電波（電磁波的一種）的形式發(fā)射出去。

2. 傳播：攜帶信號(hào)的無(wú)線電波在空氣等介質(zhì)中傳播。

3. 接收：接收端設(shè)備（例如基站）通過(guò)天線進(jìn)行接收，并將接收到的無(wú)線電波經(jīng)過(guò)解調(diào)和解碼還原成原始信息。

這就是無(wú)線通信的大致過(guò)程。從上面的過(guò)程中，我們可以分析出，無(wú)線通信涉及以下環(huán)節(jié)：

• 發(fā)送&接收端的編碼和調(diào)制。

• 發(fā)送端通過(guò)天線發(fā)送，發(fā)給誰(shuí)？怎么發(fā)？（發(fā)送方向、時(shí)間等）。

• 無(wú)線電波傳播，主要是傳播時(shí)信號(hào)損耗和干擾等問(wèn)題。

• 接收端通過(guò)天線接收，怎么收？

下面，我們就具體聊一聊這些環(huán)節(jié)里的各種因素是如何影響你的手機(jī)信號(hào)吧。

影響無(wú)線信號(hào)傳播的因素有哪些？

手機(jī)信號(hào)不穩(wěn)定是由多種復(fù)雜因素同時(shí)影響的，根據(jù)上文提到的無(wú)線通信涉及到的環(huán)節(jié)，這里我們以信號(hào)發(fā)給誰(shuí)，信號(hào)調(diào)制，信號(hào)怎么發(fā)，信號(hào)傳播的干擾，信號(hào)傳播的損耗，天線發(fā)送&接收這幾個(gè)角度分析會(huì)影響無(wú)線信號(hào)的因素：

• 基站數(shù)量和分布

無(wú)線信號(hào)在空氣中傳播過(guò)程中有個(gè)特點(diǎn)，隨著傳播距離的增加，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，一定距離后，可認(rèn)為減弱為零，所以再POWER的基站能夠提供的無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍也是有限的，如果坐著高鐵恰巧經(jīng)過(guò)基站分布少的偏遠(yuǎn)地區(qū)，信號(hào)就會(huì)差。

• 基站使用的頻譜

低頻信號(hào)覆蓋范圍廣且穿透性強(qiáng)，高頻信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)快，但更容易受到隧道、山洞等障礙物的阻擋。

• 基站的天線

基站天線的方位角和下傾角影響基站的信號(hào)覆蓋范圍。

方位角是指從正北方向的平面順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到天線所在平面所形成的角度。天線根據(jù)方向性分為全向天線和定向天線，一般基站配置3個(gè)定向天線完成360°全方位覆蓋，天線方向通常有兩個(gè)或多個(gè)瓣，功率最大的瓣稱(chēng)為主瓣，其余稱(chēng)為旁瓣。

如果你的位置恰巧處于主瓣方向，手機(jī)信號(hào)就會(huì)強(qiáng)一些，如果你的位置不巧位于旁瓣方向，手機(jī)信號(hào)相對(duì)會(huì)弱一些。

下傾角是指天線指向地面的角度，下傾角越大則基站覆蓋范圍距離基站越近，反之覆蓋范圍距離基站越遠(yuǎn)，較小的下傾角雖然能夠提供較遠(yuǎn)的覆蓋范圍，但距離基站較近的地方信號(hào)會(huì)很差，俗稱(chēng)“塔下黑”。

• 地形和環(huán)境

無(wú)線信號(hào)在傳播過(guò)程中，能量會(huì)被地面或者高空的電離層吸收或反射，遇到一些障礙物會(huì)發(fā)生反射、衍射或者散射，從而造成信號(hào)強(qiáng)度衰減，在建筑物密集的區(qū)域還可能會(huì)產(chǎn)生多徑效應(yīng)。

多徑效應(yīng)是指當(dāng)無(wú)線信號(hào)從發(fā)送端發(fā)射后，會(huì)遇到直射、反射、散射、繞射等傳播路徑，信號(hào)經(jīng)過(guò)多條路徑到達(dá)接收端，每條路徑的長(zhǎng)度和到達(dá)時(shí)間不同，使信號(hào)在接收端疊加產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)衰落、信號(hào)失真、多普勒頻移等問(wèn)題。

• 信號(hào)穿透墻體材質(zhì)

當(dāng)無(wú)線信號(hào)穿透障礙物時(shí)，會(huì)造成信號(hào)損耗，不同的穿透材質(zhì)對(duì)穿透損耗也有很大的影響，下圖為一些常見(jiàn)材質(zhì)的WiFi的無(wú)線電波穿透損耗情況，由此可知玻璃和木質(zhì)材料，無(wú)線信號(hào)傳播相對(duì)較好，金屬材料對(duì)無(wú)線信號(hào)的穿透損耗非常大。

• 用戶數(shù)量和密度

如果某一區(qū)域用戶數(shù)量過(guò)多會(huì)面臨信道擁堵問(wèn)題，就像道路上車(chē)的數(shù)量到了一定程度就會(huì)堵車(chē)。總的頻譜資源是有限的，人群過(guò)于密集，導(dǎo)致基站分配給每個(gè)用戶的無(wú)線資源變少，網(wǎng)速變慢。

• 移動(dòng)終端設(shè)備移動(dòng)速度太快，頻繁切換基站

當(dāng)你拿著手機(jī)從某一基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)時(shí)，你的手機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到信號(hào)更強(qiáng)的基站，基站切換有響應(yīng)時(shí)間，如果乘坐高鐵等高速的交通工具，高頻率的切換會(huì)增加信號(hào)掉線和延遲的可能性。

• 移動(dòng)終端設(shè)備移動(dòng)速度太快，造成多普勒效應(yīng)

無(wú)線信號(hào)在手機(jī)和基站之間傳播時(shí)，由于手機(jī)和基站間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，頻率會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象，這就是多普勒效應(yīng)。當(dāng)手機(jī)向某一基站移動(dòng)時(shí)，該基站接收到的信號(hào)頻率變高，手機(jī)遠(yuǎn)離某一基站移動(dòng)時(shí)，該基站接收到的信號(hào)頻率變低，手機(jī)移動(dòng)速度越快，多普勒效應(yīng)越明顯。

多普勒效應(yīng)會(huì)在無(wú)線信號(hào)解調(diào)時(shí)造成困難。基站和移動(dòng)終端設(shè)備是使用約定好的頻率通信的，如果基站接收到的信號(hào)頻率變化過(guò)大，無(wú)線信號(hào)就像變裝了一樣，基站無(wú)法識(shí)別導(dǎo)致解調(diào)失敗，只能要求終端重發(fā)了。

所以手機(jī)信號(hào)在發(fā)射到接收的過(guò)程中遇到以上問(wèn)題時(shí)，都會(huì)影響我們的信號(hào)。

噼里啪啦說(shuō)了那么大半天，最后考考聰明的你們，在高鐵上手機(jī)信號(hào)受到影響可能是哪些原因造成的？歡迎大家在評(píng)論區(qū)大膽討論！