在現(xiàn)代生活中，人們越來越離不開手機，手機在生活中發(fā)揮著巨大的作用。手機大部分功能的實現(xiàn)都離不開有信號這一前提，然而，在一些場景中，手機總會出現(xiàn)信號變弱或者沒有信號的情況。那么手機信號是如何傳播的呢？當穿過隧道時，為何手機會沒有信號呢？

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2019年1月29日，草原鐵路動車組列車穿越鐵路隧道群。（唐哲/人民圖片）

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手機信號以電磁波的形式在空氣中進行傳播。手機通信系統(tǒng)由三大部分組成，即手機（移動站）、基站（天線、無線電信號的接收、發(fā)射設備及基站控制器等），還有交換網絡（移動交換機、跨地區(qū)的中繼傳送設備等）。當我們用手機撥打電話時，手機會把語音轉化成信號，然后通過電磁波的形式，發(fā)送到距離最近的基站A，基站A接收到信號之后，再通過交換機轉發(fā)到覆蓋對方手機信號的基站B，基站B再把信號發(fā)送給對方手機，手機接收到信號之后再把信號轉換成語音，從而實現(xiàn)雙方通話。

火車過隧道時，為什么沒有信號呢？除了部分隧道位置偏僻、隧道過長、環(huán)境復雜等原因導致的運營商網絡基礎設施建設覆蓋不全影響無線信號覆蓋以外，還存在一些其他的原因。首先，電磁波是以直線傳播的，遇到障礙物并不會繞過，如果在傳播途中遇到阻礙電磁波傳播的障礙，信號會被嚴重影響。當火車穿過隧道時，隧道壁會對電磁波產生較嚴重的遮擋致其衰減。其次，當手機與基站之間相對高速運動時，累計多普勒頻移偏差會顯著增加，從而導致語音信號變差。因此，當火車穿過隧道時，手機信號總是會明顯變差。

生活中，“信號不好”的場景可不只有火車過隧道。人群超密集的集會現(xiàn)場，如足球比賽現(xiàn)場、大型音樂會現(xiàn)場及廟會現(xiàn)場，也會經常出現(xiàn)手機接不通、信息發(fā)不出來的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象背后的原因是移動通信的帶寬限制。無論2G、3G，還是4G通信系統(tǒng)，每個小區(qū)在給定頻段上都有最大用戶數(shù)限制，一旦超過上限容量，就會造成網絡擁塞、通話無法接入、短信發(fā)送延時或無法發(fā)出。

未來，5G網絡將實現(xiàn)快速連續(xù)覆蓋，在任何場景下都可以隨意使用手機上網，而不用擔心卡頓問題，更不用擔心電話接通或通話斷續(xù)。隨著超密集熱點大容量問題的解決，在足球比賽現(xiàn)場、音樂會現(xiàn)場，人們也同樣可以自如地分享現(xiàn)場實況。隨著通信技術的發(fā)展和進步，未來人們必定會更加便捷地獲取和分享信息。

本文由北京郵電大學計算機科學與技術研究專業(yè)副教授張忠寶進行科學性把關。

為什么火車穿過隧道時，手機總是沒有信號？

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