为啥高铁上的信号不好
在上似乎有很多类似这样的问题，我也尝试作答，希望能帮助到对这个问题有所兴趣的题主以及其他知友。本篇回答分三个部分：高铁列车通信的基本问题、高铁隧道场景下的问题、一种基于光载无线通信的新方法。
一、高铁列车通信的基本问题如果题主有空可以搜一搜——知网就行，会搜到海量的相关文献，这些文献基本上都会提到以下三个方面的问题——多普勒频移问题、信号的穿透损耗问题、越区切换频繁问题。它们也是高速铁路通信问题研究的重要切入点。
1.多普勒(Doppler)频移
物体间的相对运动会造成信号的收发频率不一致，也就是会出现频偏。速度越快，频偏问题越明显。列车在高速移动(200Km/h以上)的场景下，接收机对信号的正确接收与解调就变成了大问题。另外，若是LTE，则由于其采用的正交频分复用（OFDM）这种调制体制对频移相当之敏感，问题会更严重。
这一问题的基本解决/优化思路：
①合理设置基站站址，降低多普勒频移影响。
②在射频单位进行频偏矫正/问题，也就是基带信号的处理问题。
【为啥高铁上的信号不好】 2.信号的穿透损耗
列车车体多采用不锈钢、合金等金属全封闭式的结构，而无论是GSM-R还是LTE-R，均为传统的车内用户直接与车外基站直接通信的架构，使得外部无线信号在车体中的穿透损耗较大，令信号的覆盖成为问题。
这一问题的基本解决/优化思路：移动中继技术。简而言之，就是另设置“中间转发”性质的设备，让整个通信的过程分为两个部分——外部基站与中继设备之间，以及中继设备与用户之间。由中继设备转发来自基站和车内用户的信号。
3.越区切换频繁
这一问题是研究的热门方向。基本原理是这样的：
在高速铁路的列车运行中，为保持车地之间通信的连续新，需将通信链路从一个基站小区信道转换到另一个基站小区信道。但随着列车运行速度增加，通过两个小区之间的重叠覆盖范围时间会相应减少，当其无法满足切换的所需的时间开销时，越区切换就失败了。
实际上，我们日常生活中也是这样。想象一下，一个喜欢唱、跳、rap和篮球的少年正一边走路一边埋着头上B站。他从成都市的天府广场出发，沿着人民南路一直走到了市区的最南端，他很愉快，因为这一路上网络都很好，使用体验极佳。
如上图所示，阴影区是两个小区覆盖范围的重叠区，用户端与不同基站的连接即在这个区域中完成切换。由于图中这个少年走得够慢，重叠区域够大，有足够的时间在重叠区中平滑地完成当前基站到下一基站的切换，所以他的使用体验很好。
但是，在高速铁路场景下，列车速度太快，会在短时间内通过多个小区覆盖范围，导致频繁的越区切换，整个可用性和可靠性降低，易使得切换失败。
这里还可以引申出一个乒乓效应的问题，简单来理解就是用户在基站间来回切换，一般而言解决思路是采用“迟滞”手段——在“请求切换”和“实施切换”之间设置信号强度差。这个就不多展开了。
那么，应对这个问题，一般的解决/优化思路：
①“小区合并”：一个基站处理单元(BBU)连接多个射频拉远单元(RRU)，在逻辑上将多个小区设为同一小区，这样就使“小区切换”变为“小区协作”，提高网络性能、增大覆盖距离、减少切换次数。
②切换算法优化：一般而言是对切换流程中涉及到的切换参数进行优化，有效地预防乒乓效应和无线链路的连接中断，提高切换成功率。目前对切换算法的研究与优化有相当多的成果。
以上就是分三个方面对题主问题的浅易回答。当然，这三个方面还与诸如基站天线的信号入射角度、天线高度之类的因素相关，这里也不多谈了。
二、高铁隧道场景下的问题下面再说说我的感受和一些延展内容。
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