但在新中国成立之初，我国通信基本处于百废待兴、举步维艰的状态。解放战争后，国内已是千疮百孔，中国几乎没有任何工业体系和工业技术，只有一些残破的老掉牙的工厂。说那时的中国和西方国家的通信技术存在一个世纪的代差，也不为过。

改革开放后，中国的通信行业开始像中国的经济一样，逐渐恢复元气。但由于中国当时的通信产业极度落后，只能采用国外的设备建设自己的通信网络。

80年代末-90年代中后期，中国电信市场呈喷发之势，新兴的四家有代表性的通信制造厂商分别为巨龙通信、大唐电信、中兴通讯、华为技术，时任信息产业部部长吴基传取各家的头一个字串联起来，恰好是朗朗上口的“巨大中华”。

为了专业化运营中国已经发展起来的电信网络，多家电信运营商相继成立，包括中国吉通、中国联通、中国电信、中国卫通、中国移动、中国铁通、中国网通（俗称电信运营商“七雄”），并逐渐形成了移动市场三强（中国移动、中国电信、中国联通）争霸，固网多强争霸的格局。

中国铁通是原先的第五大运营商，现在并入移动。早年是铁路专用的通信网络，后来开始对外接受业务成为运营商。因为当时移动没有固定宽带业务，跟电信、联通+网通比起来吃亏，08年铁通被并入移动，之后把铁路专用通信部分又划回铁路去了。

2000年前，世界各国为了在3G网络中统一标准，联合成立了3GPP组织（就是为了3G所以叫3GPP）。而联合创立3GPP的通信组织中，就有中国的中国通信标准化协会。中国正式在移动通信标准中有了自己的话语权。并且最终3GPP官宣了三种3G网络制式，分别为WCDMA（欧洲）、CDMA2000（美国）和TD-SCDMA（中国），其中TD-SCDMA是中国具有自主知识产权的通信网络制式。

经过十年的发展，从京津城际，到武广客专，再到京沪高铁，新的高铁线路不断开通，经过短暂的3G时代，中国很快迈入了4G时代，接着又迈进5G时代。

以上是背景知识铺垫。接下来，进入具体分析。

首先我们来看看影响信号的最主要因素之一——基站数量。

基站一般特指“公用移动通信基站”，大家都知道，基站就是给手机提供信号的。基站除了这些看得见的部分，还包括很多看不见的部分。

2008年，全国基站总数大约是641100个。看上去这个数量很多，但实际上，按面积平均一下，就不多了——平均每平方公里仅0.07个基站。而且，这些基站主要集中在城区和村镇。铁路所经过的区域，多为人烟稀少地区，基站密度更小。尤其是山区，受地形影响，信号会更差。

2008年之后，进入高铁时代和3G/4G时代，我国基站数量大幅增长。根据2017年底的数据，我国基站总数是604万个，其中3G/4G基站总数为447万个。平均每平方公里0.63个基站，是2008年的9倍。

所以，除了极少数非常偏僻的地区之外，大部分铁路沿线，我们也都实现了信号的覆盖。

在山区修建和维护基站不是一件容易的事情

而且，如果说普速铁路运营商不太重视的话，高速铁路的信号质量，运营商是不敢不重视的。

很简单，作为国家名片、地区名片的高铁，它上面的信号质量，不仅代表经济效益，更意味着社会影响。如果高铁上自家信号不好，不仅影响用户的满意度，也会影响品牌声誉。

所以，运营商是愿意为高铁信号改善投入资金的。

问题的关键在于，有些事情，光靠砸钱建基站，不一定有用。

高铁基站的建设，和普通基站有很大不同。

高铁沿线的网络覆盖，主要有两种方式，分别是公网方式和专网方式。公网方式，是将高铁沿线的覆盖，融入周边大网统一规划和考虑。也就是说，利用周边已有的基站进行覆盖，只不过稍加优化和调整。专网方式，采用的是单独组网，即高铁专网和周边大网分开，除车站外，高铁专网基站和周边大网基站不设邻区关系，避免发生切换。

公网方式（红色为周边常规基站）

专网方式（绿色为高铁专用基站）

这里解释一下，什么叫邻区和切换。我们在走路或坐车时，是处于运动状态。从一个区域，移动到另一个区域。也就会从一个基站范围，到另一个基站范围。

如果你正在打电话，或者正在上网追剧，为了不让你的电话或网剧中断，系统会进行自动切换。看这个图，就明白了：

专网下的高铁信号（蓝色块=高铁列车行驶模拟）

移动通信系统又称为蜂窝系统，在地理上将空间划分为一个个蜂窝状区域（这是理想情况，实际不是那么规矩的），因为电磁波本身随着距离而减弱，一个小区的信号不会强烈干扰到很远小区的通信，所以可以重用资源，从而达到有限的频谱空间服务大量的用户这一目的。

但是，高速移动的列车会快速地从一个小区穿行到下一个，于是，手机也得跟着不断地进行变换所在的小区，这个对于正在打电话的终端叫切换，其他的叫重选，都会造成很多开销，这样，可以用于通信的资源就少了。

你可能会问，把服务铁路的小区做大点不就好了么？

事实上服务铁路和高速公路的基站的覆盖区域本身就比较大。但是，发射功率受制于终端，谁都不想被手机烤熟了不是，嗯，手机也没这么多电；而且，一个基站能用的频谱资源有限，能服务的用户有限，覆盖范围大了，每个用户能得到的资源就更少了，速度也因此受限了。

高铁的高速度，除了会带来频繁的切换之外，还有一个很要命的，就是多普勒效应。多普勒效应是当振动波源与测点之间存在相对运动时，测点实际接收到的频率并不等于波源实际频率的现象。

多普勒和多普勒效应公式

手机上网是走的无线信号，当有运动的时候，电磁波会产生多普勒效应，简单地说就是信号的频率会随着速度而改变，这造成了信道条件变差，误码率提高，从而降低了传输效率。当然，这么说有个前提，3G的通信质量和信道条件关系是很密切的，因为3G、4G这些更新的无线通信制式，之所以能够达到更高的通信容量，靠得就是压榨信道的承载力，在单位频谱上，容纳更多的比特速率，信道好可以HSPA高速传输，信道不好，即使384kbps也很难保证。

4G的OFDM技术对于载波频移是非常敏感的。因为正交分解技术的特性，出现多普勒频移会严重影响各个子载波之间的正交性，产生严重的载波间串扰（ICI），并进而影响信噪比，增加误码率。这时即便是有CP的存在也不能解决问题。现在普遍的解决方法一般是用最大似然估计算法得到频率偏差值，然后用均衡的办法来补偿非完全正交带来的损失。或者是利用相邻子载波共同传输同一符号的办法，减少误码率，从而减少多普勒频移的损失。

而3G的CDMA受多普勒频移的影响就小得多了。高速的移动也只是会影响接收端在最高功率点的相位与接收信号作扩频解调，信号能量存在部分丢失罢了。影响仅限于信号能量强度的减弱。

到了5G时代，情况就又不一样了。5G的性能指标里面，明确指出，可以支持终端最高移动速度为500km/h。除非是超级高铁（时速1000km/h），不然5G都能hold住。

除了基站数量和密度之外，站址的选择，也是很大的一门学问。架设基站，是不是离列车越近越好呢？

并不是，离得越远，信号的入射角越大，穿透损耗越小。垂直入射时，损耗最小。

高铁车厢都是金属合金，无线信号的衰减很大。

所以，基站和铁轨之间的距离，要保持在50米以上，最佳间距是100-500米。

天线的高度也有讲究，不能太低，也不能太高，一般是天线高出轨面15米，保证天线与轨面视通，保证天线朝向正对车窗。

现在大家明白为什么坐高铁的时候，总是能看到基站天线了吧。它们就是故意这么架设的，方便信号能到达你的手机。

在直线轨道路段，相邻站点宜交错分布于轨道的两侧，呈“之”字状分布。在弯道路段，站点宜设置在弯道的内侧，提高入射角，保证覆盖的均衡性。

还有一个问题，在山区或丘陵地带，会有大量的隧道，那么，隧道中如何保证信号覆盖呢？

在高铁的隧道内，是采用在隧道壁上挂设漏缆的方式实现信号发射的，漏缆除了实现天线功能的同时，还实现了信号的传播。为了减少信号损耗，敷设高度应在距离轨面2.0-2.8米之间，这个高度正好是高铁车窗的高度，信号穿越玻璃的损耗要比穿越铁皮的损耗要小很多。一般的建设方案，是在隧道壁上铺设两根漏缆，一根2.1米、另一根2.6米，两个漏缆通过MOMI技术进行协同覆盖，可提高覆盖效果，增加容量，更主要的是还可以提高数据下载速率。

隧道电缆的高度一般和高铁的中部窗口平齐

两根漏缆3家运营商系统分配如下图所示：

在修建高铁的时候，每隔500米，就会建设一个洞室，一方面用于放置铁路的设备，如变压器，通信直放站设备等，另一方面也方便铁路工人进行避让列车。运营商的信源设备就是安装在铁路的洞室内。可以简单的理解，在铁路的隧道内，运营商也是每隔500米就有一个基站，这样就可以确保在隧道内手机信号也是满格的。

隧道洞室内安装通信设备

洋洋洒洒说了那么多，相信大家一定对高铁信号覆盖有了初步了解。正如刚才所说，高铁的移动信号优化，是一项非常复杂的工作，既要投入大量的资金，还要克服很多技术困难。更重要的，是离不开我们通信工程师的辛苦付出。

相信不久的将来，在5G黑科技的加持之下，我们一定能彻底解决高铁上的信号难题，让大家享受畅快的网络体验！

(部分内容来源：鲜枣课堂、Wang Xu、BOO聊通信)返回搜狐，查看更多