几种常见物体在5G频段的穿透损耗测试分析

随着移动互联网通信技术及用户需求的发展，越来越多的移动业务发生在室内，尤其进入5G 时代，将有超过85% 的业务发生在室内场景，5G 室内覆盖的重要性逐渐凸显。

链路预算是网络规划的基础，对网络覆盖能力评估具有十分重要的意义，链路预算计算过程中，物体的穿透损耗取值是否准确直接影响着计算结果，因此为了做好室内覆盖规划，准确评估网络覆盖能力，研究各种室内物体的穿透损耗显得尤为重要。文献1 给出了几种常见物体在5G 频段的穿透损耗计算公式，但未考虑厚度、环境对穿透损耗的影响；文献2-5 对物体在低频频段的穿透损耗进行了测试分析，但给出的室内物体样本数量较少，并且测试物体在5G 频段的穿透损耗也未提及，因此在实际应用中作用有限。

本文在测试研究过程中，扩大了测试物体的样本数量，分别对几种常见的物体在5G 频段的穿透损耗进行了实测，得到这几种物体在5G 频段的穿透损耗，然后对测试数据进行了分析研究，得出频段、材质、厚度对穿透损耗的影响。

1 测试方法

本次测试选取2.1 GHz、2.6 GHz、3.5 GHz 三个频段，对几种常见的物体进行穿透损耗测量，这三个频段是当前5G 覆盖的主要频段，选取的常见物体主要有隔墙、门、玻璃、石膏板。由于在2.1 GHz 频段，目前尚未部署5G 系统，本次通过测试物体在2.1 GHz 频段的4G 穿透损耗，预估物体在5G 的穿透损耗。测试工具主要有5G 测试手机，测试软件和测试电脑，对于部分没有5G 覆盖的地方，为了完成测试工作，使用信号源代替天线，频谱仪代替测试手机和测试电脑。

为了保证测试数据准确和更接近实际，选取的测试地点均具备现场有室内天线覆盖，测试物体与收发天线正对，并且测试物体距离收发天线在2 m 以内，这样可以保证信号能够直射测试物体，近乎不发生绕射和反射现象，测试数据更加准确。本次测试方法均采用定点测试，在测试过程中，由于信号强度一直在变化中，为了得到测试物体内外的RSRP 值，每个测试点的测试时间都定为2 min，然后将测得的信号强度RSRP 值求平均，得到平均RSRP 值，  根据测试物体内外的平均RSRP 值，计算出测试物体的穿透损耗。

在测试物体内外穿透损耗的过程中，首先将测试手机锁定在室内测试频段，测试人员分别在测试物体内外位置紧靠测试物体，然后一手举起测试手机，一手进行打点记录数据，整个打点过程中保证手机一直无阻挡，高度一致，如图1 所示，测试完成后，记录并确认测试数据。

图1 测试人员在物体内外站立位置

2 测试结果

本次研究选取郑州市内典型的办公楼、写字楼、政府机关、大型场馆、工业园区等场景，然后基于定点测试，分别对不同类型的门、隔墙、玻璃进行了穿透损耗测试。表1 为物体的穿透损耗测试结果。

3 测试分析

由图2 可以看出，穿透损耗与频段是成正相关关系，同一物体，频段越高，穿透损耗越大。由图3 可以看出，穿透损耗还与物体的材质和厚度有关系。不同材质的物体，在同一频段，它们的穿透损耗也不同，比如，24 cm 的砖墙和石膏板墙，它们在同一频段的穿透损耗是不相同的；而不同厚度的物体，在同一频段，穿透损耗则随着厚度的增加而变大，如同一频段，24 cm 砖墙的穿透损耗要小于30 cm 砖墙的穿透损耗。

此外，测试还发现，当物体的穿透损耗较小时，如3.5 GHz 穿透损耗小于15 dB，频段差异对穿透损耗的影响较小，差值一般在2 dB 以内，例如普通中空门和钢化玻璃，它们在2.1 GHz、2.6 GHz、3.5 GHz 的穿透损耗差异很小；但当物体的穿透损耗较大，即3.5 GHz穿透损耗大于15 dB 时，频段差异对穿透损耗的影响比较明显，比如钢质隔热防火门和24 cm 混凝土墙，它们在2.1 GHz、3.5 GHz 的穿透损耗差异在5 dB 以上。

4 测试总结

本文给出了几种常见物体在5G 频段的穿透损耗测量值，并在测试数据基础上对5G 频段的穿透损耗特性进行了分析总结。通过了解5G 频段的穿透损耗特性，勘察设计时不仅要关注物体的材质，还应关注物体的厚度；在链路预算计算时，对于物体在5G 的穿透损耗可以参考表1 中的数据；而对于一些不常见物体在5G 频段的穿透损耗，则可以根据穿透损耗的特性来预估这些物体的穿透损耗，因此，本文在实际工程中具有非常重要的参考指导意义。