在室内环境中用于第五代无线通信的3.5 GHz场测路径损耗数据集

为何你的手机信号在室内会变差

每当你在走廊、教室或图书馆中丢失格数时，你遇到的是一个安静但关键的问题：无线电信号在传播过程中会衰减。这个衰减称为信号损失，决定了无线连接的速度与可靠性。随着我们家中、办公室和校园里充斥着5G设备与互联装置，工程师们需要确切的数据来了解墙壁、门和房间布局如何影响信号强度。本文正是提供了这样的数据：经过精心测量，展示了与5G相关的信号在真实建筑内的表现。

在真实建筑中测量信号强度

作者把注意力集中在3.5 GHz频率上，这是室内5G网络的主要“甜点”频段之一，因为它在速度与覆盖之间取得了平衡。他们没有仅依赖计算机仿真或小规模实验，而是在墨西哥城一家研究中心的三种常见室内环境中开展了大规模测量活动：一条布满办公室和实验室的长走廊、一栋带有自习室的紧凑型学生楼，以及一层摆满书架和学习区的现代图书馆。三个地点都包含常见障碍物，如砖墙、玻璃、石膏板隔墙、木门、金属柱甚至电梯井。

在每栋建筑里，团队放置了一个以固定功率连续发射3.5 GHz信号的发射器，然后按照精心设计的地面网格（点间距约为一米）携带接收器逐点行走。在每个点，他们使用精密仪器和匹配天线记录信号强度，并对每个点进行两种测量：一次将发射器和接收器天线置于相同高度，另一次将两者置于不同高度，以模拟天花板安装的接入点与手持设备等各种实际安装场景。

将原始读数转为可用数据

每个网格点都附带完整描述：与发射器的距离、路径上直接穿过的砖、玻璃、木材或石膏板墙的数量、是否有柱子或电梯在路线上，以及测得的信号电平。无法采样的点——例如书架或大型家具占据位置的情况——被标注并在后续处理中剔除。为减少随机波动，团队在每个点平均了多次快速采样，然后将接收功率换算为“路径损耗”，即发射器与接收器之间的总信号衰减。这样就产生了跨三栋建筑和两种天线配置的六组完整信号强度数据集和六组对应的路径损耗数据集。

检验数据的可靠性

鉴于这些测量旨在供其他研究人员和工程师重复使用，作者在数据质量检查上投入了大量工作。他们核实了距离与障碍物计数是否符合物理常识，剔除了不可能或缺失的条目，并确保没有重复记录。为探查不同因素之间的关联，他们使用了一种名为Spearman相关的统计方法，该方法能捕捉线性和轻微曲线关系。如预期的那样，路径损耗随着距离增加而增大，各类墙体的增加也通常会加剧衰减。绘图显示了数值的合理分布而非人工模式，表明测量捕获了真实室内条件的丰富多样性。

他人可以如何利用这些测量结果

最终的数据集以简单的表格文件公开共享，每行描述一个测量点，每列给出一个特征，例如距离、各类墙体数量以及得到的信号电平或损耗。凭借这些信息，网络规划人员可以测试和改进用于预测室内覆盖的公式，将3.5 GHz在室内的行为与其他频率进行比较，或设计更智能的基站和路由器布置。数据科学家也可以应用机器学习方法来构建新的预测工具，而无需自行开展耗时的现场测量。

这将如何改善你未来的连接体验

用日常语言来说，这项工作旨在确保你的手机、笔记本或智能传感器即使在建筑深处也能保持稳定连接。通过绘制3.5 GHz信号在穿过不同房间布局和材料时的衰减情况，作者提供了一个可供他人构建的“真值集”。他们的测量证实了路径损耗随距离以及每增加一道墙或障碍物而稳步上升，但现在这些效应在现实室内环境中被详尽量化。随着工程师利用这些公开数据来调优模型和设计，结果应能带来更可靠的室内5G服务，并为未来的6G网络和不断扩展的物联网提供更好的规划依据。

引用: Perdomo-Reyes, P., Galvan-Tejada, G.M. & Meneses-Viveros, A. Path Loss Dataset from Field Measurements at 3.5 GHz for the Fifth Generation of Wireless Communications in Indoor Environments. Sci Data 13, 521 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06650-4

关键词: 5G 室内覆盖, 无线路径损耗, 3.5 GHz 测量, 无线传播数据, 室内无线网络