40℃高溫的天(tian)氣，一只(zhi)沒有信號(hao)的手機帶你重回那個(ge)車(che)馬(ma)都很(hen)慢的時代。
立秋已至(zhi)，某些地(di)區的(de)“炙烤模(mo)式”卻還沒有跳(tiao)閘。八月中旬，浙江杭州(zhou)氣(qi)溫達到(dao)41.8℃，超過2013年41.6℃的(de)紀錄，成(cheng)為1951年杭州(zhou)有連續氣(qi)象(xiang)觀測(ce)記錄以來(lai)的(de)最高氣(qi)溫歷史極值。
早高峰汗流浹背坐到工位(wei)，在空調房(fang)里辦公(gong)也難逃高溫(wen)的(de)影(ying)響(xiang)。近日，“杭州熱得(de)手(shou)機(ji)信(xin)(xin)號都受影(ying)響(xiang)”“杭州熱得(de)網(wang)速都慢了”等詞(ci)條接連登上熱搜(sou)。經過(guo)反(fan)復切身體會(hui)，人們終于意識到，如果突然覺得(de)手(shou)機(ji)信(xin)(xin)號不(bu)好，恐(kong)怕(pa)不(bu)光(guang)是手(shou)機(ji)的(de)問題(ti)，罪魁禍首(shou)也有(you)可能(neng)是高溫(wen)天(tian)氣。
事實上(shang)，減少極端氣(qi)候對手(shou)機(ji)(ji)信號的干擾是專家們的日常課題之一。高溫天氣(qi)干擾手(shou)機(ji)(ji)信號早(zao)有科學解釋，這(zhe)主要是由于(yu)高溫天氣(qi)帶來的大氣(qi)波導(dao)現象(xiang)導(dao)致的結(jie)果。
大氣波導如何影響手機信號？
大(da)(da)氣波導(dao)是(shi)(shi)一(yi)種特(te)定的(de)氣象情況，也(ye)是(shi)(shi)一(yi)種異(yi)常的(de)大(da)(da)氣結構，我(wo)們(men)更為耳熟(shu)的(de)海市蜃(shen)樓就是(shi)(shi)大(da)(da)氣波導(dao)超折射造成(cheng)(cheng)的(de)光學(xue)效應。其形(xing)成(cheng)(cheng)原因主(zhu)要是(shi)(shi)由于大(da)(da)氣的(de)逆(ni)(ni)溫（溫度隨(sui)高度增加(jia)而升高）和逆(ni)(ni)濕（水汽密度隨(sui)高度增加(jia)迅速下降）所(suo)致。
這(zhe)一現(xian)象通常發生在內陸地(di)區(qu)的(de)春(chun)夏過渡(du)期(qi)(qi)、夏秋過渡(du)期(qi)(qi)和沿海地(di)區(qu)的(de)冬季。而(er)杭州近(jin)期(qi)(qi)受副熱帶高(gao)壓影響，出(chu)現(xian)持續高(gao)溫現(xian)象，導致近(jin)地(di)層(ceng)濕(shi)度比較大(da)而(er)中高(gao)層(ceng)濕(shi)度相對(dui)較小，容(rong)易形成逆濕(shi)，同時夜間降溫也(ye)容(rong)易出(chu)現(xian)逆溫層(ceng)。
大氣波導傳播(bo)模型(xing)示意圖
在(zai)大(da)氣波(bo)導發(fa)生時(shi)，地球大(da)氣中(zhong)較高(gao)高(gao)度(du)(du)的低密度(du)(du)層折(zhe)射率降低，使(shi)得電磁(ci)波(bo)向地面(mian)反(fan)射。此時(shi)，近(jin)地層中(zhong)傳(chuan)播(bo)的電磁(ci)波(bo)的傳(chuan)播(bo)軌跡(ji)受到大(da)氣折(zhe)射影響(xiang)而彎向地面(mian)，當曲率超過地球表面(mian)曲率時(shi)，電磁(ci)波(bo)中(zhong)的一部(bu)分會被陷獲在(zai)波(bo)導層之內(nei)，如(ru)同電磁(ci)波(bo)在(zai)平板(ban)介質波(bo)導中(zhong)傳(chuan)播(bo)一樣。這種超折(zhe)射現象具有傳(chuan)播(bo)損(sun)耗低、作用距離遠(yuan)的特點。
折射回來的(de)電磁波(bo)經(jing)地面(mian)(mian)反射后繼續向前傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)，這種過程的(de)多次重復，使其(qi)(qi)在地面(mian)(mian)和某一大氣(qi)層(ceng)之間輾轉(zhuan)地向前傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)，因(yin)為(wei)這種情況(kuang)和波(bo)導(dao)管中微波(bo)的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)相似，所(suo)以被(bei)稱為(wei)大氣(qi)波(bo)導(dao)傳(chuan)(chuan)播(bo)(bo)。由(you)于波(bo)導(dao)的(de)傳(chuan)(chuan)輸特(te)性，平原及海面(mian)(mian)間更(geng)易產(chan)生波(bo)導(dao)效應，因(yin)此郊區(qu)、農(nong)村、鄉鎮(zhen)、底層(ceng)居民區(qu)及高速公路(lu)更(geng)易受其(qi)(qi)影響。
我(wo)國已商用的5G網絡主(zhu)要(yao)采用時(shi)(shi)分雙工（TDD）制(zhi)式，由于(yu)時(shi)(shi)分系統上下行(xing)(xing)同頻(pin)，基(ji)站(zhan)(zhan)間上下行(xing)(xing)信號(hao)干(gan)擾(rao)問題(ti)主(zhu)要(yao)通(tong)過上下行(xing)(xing)時(shi)(shi)的保護(hu)間隔設置(zhi)實現(xian)。但當(dang)大氣波導(dao)存在時(shi)(shi)，遠處基(ji)站(zhan)(zhan)下行(xing)(xing)信號(hao)在傳播距離起過GP后仍具有較(jiao)強的功率，這會(hui)對近端處于(yu)上行(xing)(xing)接受時(shi)(shi)隙的基(ji)站(zhan)(zhan)造成同頻(pin)干(gan)擾(rao)，通(tong)常影(ying)響的頻(pin)率范(fan)圍在0.3GHz-30GHz之間。而我(wo)國4G的2.6GHz和5G頻(pin)段（2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz）易受波導(dao)影(ying)響。
因此，大氣(qi)(qi)波(bo)導的(de)(de)存(cun)在主要(yao)影響了電磁(ci)波(bo)在大氣(qi)(qi)中的(de)(de)傳播路徑和范圍，使(shi)得通信、探測(ce)、導航等系統出現一(yi)些特(te)殊的(de)(de)傳播特(te)征，例如(ru)雷達出現超視距(ju)傳播和探測(ce)盲區、手(shou)機信號(hao)不穩定等情況。進一(yi)步而言，我國海南省(sheng)海口市TD-LTE網絡就長期受大氣(qi)(qi)波(bo)導干擾，主要(yao)受到(dao)來自廣(guang)東湛江(jiang)以(yi)及廣(guang)西(xi)北(bei)海的(de)(de)TD-LTE網絡F頻(pin)段和D頻(pin)段產生(sheng)的(de)(de)時隙交叉干擾。
運營商如何出招？
4G和5G都有(you)處于波(bo)導影響范圍的(de)頻(pin)段(duan)，未來大(da)規模5G組(zu)網不可避免會受其(qi)干(gan)(gan)擾。對于運營商而言，受到大(da)氣(qi)波(bo)導干(gan)(gan)擾也不是什么新(xin)鮮事。中(zhong)國移動杭州分(fen)公(gong)司(si)相(xiang)關(guan)人(ren)員曾表示，現在應對大(da)氣(qi)波(bo)導對通(tong)信信號的(de)影響是日常最重(zhong)要的(de)工作之一。目(mu)前，中(zhong)國移動杭州分(fen)公(gong)司(si)的(de)工作人(ren)員應對大(da)氣(qi)波(bo)導主要手段(duan)是主動監控，發現后迅速調(diao)整區(qu)域(yu)內(nei)的(de)信號頻(pin)段(duan)，等影響過去后再調(diao)整回來。
中(zhong)國(guo)電(dian)信(xin)寧波(bo)分公司無(wu)線中(zhong)心主(zhu)任技術專(zhuan)家(jia)王卿(qing)茂表示(shi)，多(duo)個遠(yuan)端的電(dian)磁(ci)信(xin)號傳到同(tong)一地(di)方(fang)，會(hui)對當(dang)地(di)正常信(xin)號產(chan)生很大的干(gan)擾(rao)(rao)(rao)，干(gan)擾(rao)(rao)(rao)嚴重(zhong)會(hui)造成(cheng)掉線、低速率(lv)等(deng)一系列嚴重(zhong)問(wen)(wen)題，通過(guo)提升抗干(gan)擾(rao)(rao)(rao)的能力、減少干(gan)擾(rao)(rao)(rao)源(yuan)、躲(duo)避干(gan)擾(rao)(rao)(rao)源(yuan)等(deng)多(duo)種舉措也無(wu)法徹底解決(jue)大氣波(bo)導(dao)干(gan)擾(rao)(rao)(rao)問(wen)(wen)題。
據(ju)王(wang)卿(qing)茂介紹，通過開啟大氣波(bo)(bo)導抑制開關和異頻(pin)組網等專(zhuan)業技(ji)術(shu)方法，能夠適(shi)當緩解(jie)大氣波(bo)(bo)導干(gan)擾對基站帶(dai)來的惡劣影響(xiang)。如果市民在使(shi)用(yong)過程出現(xian)網絡問題，可以撥打手機所屬運營商的服務(wu)熱線(xian)，請(qing)技(ji)術(shu)人(ren)員判定是否需要(yao)優化。
據悉，大氣波導(dao)影響大的時候(hou)一(yi)次性(xing)會涉(she)及成百上千(qian)個小區。一(yi)般情況下，工作人員從發現到調整成功差不多要經歷一(yi)個小時的時間。從去年7月開始，杭州電(dian)信就通過(guo)修(xiu)改(gai)特殊子(zi)幀時隙配比，網(wang)絡性(xing)能改(gai)善(shan)明顯，且(qie)后續遠端干(gan)擾源減弱，受干(gan)擾小區數(shu)量明顯減少。
事實上，3GPP在2020年(nian)6月完成(cheng)的(de)R16版(ban)本中(zhong)就在5G協(xie)議中(zhong)引入(ru)了遠端干(gan)擾(rao)管理（RIM）功(gong)能(neng)，各設備廠(chang)商(shang)目(mu)前也(ye)在積極推進開發RIM功(gong)能(neng)。未來，對于消(xiao)減5G大氣波(bo)導干(gan)擾(rao)可通過開啟設備級(ji)的(de)RIM功(gong)能(neng)，進行實時(shi)干(gan)擾(rao)檢(jian)測(ce)、規避(bi)、會(hui)退(tui)等優(you)化操(cao)作，抑(yi)制大氣波(bo)導的(de)干(gan)擾(rao)影響。
目前(qian)5G抗(kang)大氣波導干擾(rao)(rao)的優化措施包(bao)括：調整(zheng)特殊時(shi)隙(xi)(xi)符號配置(zhi)，采用(yong)GP符號多(duo)的時(shi)隙(xi)(xi)配比，增大保(bao)護距離；降(jiang)低(di)遠(yuan)端(duan)干擾(rao)(rao)源小(xiao)區的發(fa)射功率；降(jiang)壓(ya)遠(yuan)端(duan)干擾(rao)(rao)源小(xiao)區和近端(duan)受擾(rao)(rao)小(xiao)區的天線(xian)下(xia)(xia)傾角；大規模MIMO取值(zhi)優化，將S子(zi)幀前(qian)的下(xia)(xia)行時(shi)隙(xi)(xi)調度給下(xia)(xia)傾波束用(yong)戶。
信號增強貼卷土重來，智商稅已拼10萬+
對于普通用戶而言，遇(yu)到網速慢、信號(hao)弱(ruo)時的(de)第一反應可能還是(shi)從(cong)手(shou)機(ji)上(shang)找(zhao)原因。雖然上(shang)文講述了高溫是(shi)如(ru)何干擾(rao)手(shou)機(ji)信號(hao)的(de)，但是(shi)手(shou)機(ji)信號(hao)弱(ruo)本(ben)身(shen)是(shi)一個復合問題。
杭(hang)州電子科技大學信工(gong)(gong)學院(yuan)電子工(gong)(gong)程學院(yuan)院(yuan)長(chang)李金新表示(shi)，手機(ji)(ji)的(de)正常(chang)使(shi)用溫度是0-40℃，溫度特別高時(shi)，手機(ji)(ji)內部的(de)振(zhen)蕩器會受到影響，振(zhen)蕩器發生偏(pian)離(li)時(shi)，對于(yu)信號(hao)接受的(de)靈敏(min)度也會減弱，這也是手機(ji)(ji)信號(hao)不滿格(ge)的(de)原因之一。
前幾年(nian)，“手機信(xin)號(hao)(hao)增強貼(tie)”曾引起(qi)熱潮，營(ying)銷出來的作(zuo)用(yong)正如其名(ming)，吸引超(chao)過(guo)十(shi)萬(wan)人購買，而這股熱潮近期正在卷土重來，各大(da)購物軟件(jian)上搜索“手機信(xin)號(hao)(hao)增強貼(tie)”最高可(ke)看(kan)見(jian)單(dan)品(pin)銷量(liang)超(chao)十(shi)萬(wan)。這個沒(mei)有電力驅動(dong)、也沒(mei)有天線連(lian)接、低價甚至(zhi)不到十(shi)元的小玩(wan)意真的能發揮“簡單(dan)一貼(tie)信(xin)號(hao)(hao)變滿格”的作(zuo)用(yong)么(me)？
從材(cai)質和結構上(shang)看(kan)，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)增(zeng)強(qiang)(qiang)貼是(shi)在一(yi)張塑(su)料片上(shang)鍍(du)(du)了(le)一(yi)層鋁膜，鋁膜上(shang)面(mian)還印有一(yi)層類似磁(ci)性油墨的(de)(de)(de)材(cai)料。兩年前(qian)央視(shi)曾針對(dui)“信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)增(zeng)強(qiang)(qiang)貼”做過測(ce)試，將網上(shang)熱銷的(de)(de)(de)20元(yuan)(yuan)(yuan)、30元(yuan)(yuan)(yuan)和68元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)三(san)檔價位增(zeng)強(qiang)(qiang)貼送(song)往了(le)中國(guo)信(xin)(xin)(xin)息通(tong)信(xin)(xin)(xin)研究院(yuan)泰爾(er)中端(duan)實驗室。從信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)貼的(de)(de)(de)產品介紹可(ke)以看(kan)出(chu)，信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)貼的(de)(de)(de)原理是(shi)通(tong)過拉長手機(ji)內置(zhi)天線接(jie)收信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)波長來增(zeng)強(qiang)(qiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)接(jie)受范圍。商家宣稱，手機(ji)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)貼正面(mian)是(shi)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)發射區，反面(mian)是(shi)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)接(jie)收區，天線采用純鍍(du)(du)金設計，在加強(qiang)(qiang)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)時還能(neng)有效(xiao)防輻射。但經(jing)專家檢測(ce)，手機(ji)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)增(zeng)強(qiang)(qiang)貼對(dui)手機(ji)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)無任(ren)何改善作用。
據(ju)該實驗室天(tian)線(xian)與定位部副主任王娜介紹，理論來(lai)講，手機天(tian)線(xian)的(de)長(chang)度越長(chang)，可以接收的(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)波(bo)就(jiu)越長(chang)，但是信(xin)(xin)號(hao)(hao)貼并沒(mei)(mei)有跟手機的(de)內置(zhi)天(tian)線(xian)相(xiang)連接，所(suo)以它并沒(mei)(mei)有拉(la)長(chang)手機的(de)有效天(tian)線(xian)長(chang)度。另一(yi)方面，增大(da)信(xin)(xin)號(hao)(hao)需(xu)要能源(yuan)，而信(xin)(xin)號(hao)(hao)貼是無(wu)源(yuan)的(de)設備，沒(mei)(mei)有辦法為放大(da)信(xin)(xin)號(hao)(hao)去提供能源(yuan)。
事實(shi)上，手機天(tian)線是要(yao)根據特(te)(te)定(ding)的(de)(de)頻率(lv)進行信(xin)號(hao)接收，信(xin)號(hao)接收范(fan)(fan)圍(wei)跟(gen)(gen)信(xin)號(hao)增強(qiang)無任何關系(xi)，每個運營(ying)商(shang)的(de)(de)網(wang)絡、或者(zhe)每個手機的(de)(de)特(te)(te)定(ding)制式都是工作在特(te)(te)定(ding)頻率(lv)范(fan)(fan)圍(wei)內，有(you)最低的(de)(de)接收信(xin)號(hao)強(qiang)度、有(you)特(te)(te)定(ding)的(de)(de)信(xin)號(hao)頻率(lv)范(fan)(fan)圍(wei)，信(xin)號(hao)增強(qiang)只跟(gen)(gen)手機終端接收的(de)(de)信(xin)號(hao)強(qiang)度有(you)關系(xi)。
如果這類(lei)一貼治百病的“黑科(ke)技(ji)”真的存在，運營商們(men)也(ye)不(bu)必煞(sha)費苦心(xin)解(jie)決信號問題了。
寫在最后
氣候問題與我(wo)們息息相關。大(da)氣波導現象(xiang)對(dui)普通手機(ji)的(de)信號干擾確實令人困擾，目前對(dui)于大(da)氣波導的(de)準(zhun)確探測(ce)還很薄弱，尤(you)其在區域和(he)水平不(bu)均勻(yun)性探測(ce)方面，其機(ji)理研究(jiu)和(he)診(zhen)斷預報研究(jiu)遠遠不(bu)能滿(man)足信息系統實際應(ying)用的(de)需求。
亟待發(fa)展和突破的瓶(ping)頸擺在眼前，但逐步了解其原理后，人(ren)們已經將大(da)氣波導效(xiao)應利(li)用(yong)在通信(xin)對抗(kang)等領域相信(xin)抗(kang)信(xin)號(hao)干擾的高性價比性方案也并(bing)不遙遠。在此之前，不妨先為環境保護(hu)貢獻(xian)個人(ren)的力量。
參考資料：
1.@寧(ning)(ning)波人 未來一(yi)周大氣波導可能影響你的手(shou)機(ji)信(xin)號 中(zhong)國(guo)寧(ning)(ning)波網(wang)_民生城事
2.5G中(zhong)大氣波(bo)導(dao)干擾解(jie)決方(fang)案 前(qian)沿通信
3.5G網絡大氣波導干擾(rao)研究(jiu) 王磊，陳銳，趙飛龍，林森
4.超10萬人(ren)購(gou)買！手機信號增強貼(tie)究(jiu)竟是(shi)黑科(ke)技(ji)還(huan)是(shi)黑用戶(hu)？ 央視頻
5.5G大氣波導干擾分析及規避方法(fa)研究 汪汀(ting)嵐，李(li)行政，左怡民，張冬晨
6.5G大(da)氣波(bo)導干擾分析與(yu)測試 宋心剛，李行政，趙志民，王硯
7.手機信號增強貼真的有(you)用嗎(ma)？專家(jia)：存技(ji)術(shu)硬(ying)傷 深圳晚報
