Material attenuation of apartment buildings with low 5G frequencies

Matkaviestinverkkojen käyttämien taajuuksien kasvaminen sekä asuinkerrostalojen energiatehokkuuden parantuminen ovat aiheuttaneet mobiililaitteiden kuuluvuudelle merkittäviä ongelmia rakennusten sisällä. Matkaviestinverkkojen käyttövarmuus on nyt ja tulevaisuudessa tärkeä osa yhteiskuntaa, sillä sen kautta välitetään kriittisiä toimintoja, kuten hätäkeskuspuheluita. Lähivuosina kaupallisille markkinoille tulevat 5G-verkot käyttävät nykyistä korkeampia taajuuksia, mikä saattaa hankaloittaa tilannetta vielä entisestään, mikäli kuuluvuusongelmiin ei löydetä ratkaisua. Työn tavoitteena oli selvittää 5G-verkkoihin siirtymisen vaikutus asuinkerrostalojen kuuluvuusongelmiin. Tavoitteeseen pääsyä varten toteutettiin RF-vaimennusmittauksia yleisimmille kerrostalojen ulkoseinämateriaaleille sekä ulkoseinärakenteille. Yleisimpien mittauskohteiden selvittämistä varten suoritettiin kirjallisuusselvitys, jonka perusteella mitattiin yhteensä 24 erilaista yleisesti Suomessa käytettyä kerrostalojen ulkoseinissä käytettyä materiaalia tai rakennetta. RF-vaimennusmittausten perusteella asuinkerrostalojen aiheuttamat RF-vaimennukset kasvavat, kun korkeampia taajuuksia käyttävät matkaviestinverkot otetaan käyttöön. Mitattujen ulkoseinärakenteiden RF-vaimennukset ensimmäisenä 5G-verkoissa käyttöön tulevalla 3,5 GHz:n taajuuskaistalla olivat keskimäärin yli 21 desibeliä. Kyseinen RF-vaimennus on huomattavasti korkeampi kuin tällä hetkellä matkaviestinverkoissa käytössä olevien taajuuksien. Mittausten avulla saatiin myös selvitettyä, että energiatehokkaissa kerrostaloissa esiintyvät kuuluvuusongelmat johtuvat siitä, että niiden ulkoseinät sekä ikkunat vaimentavat tehokkaasti RF-signaaleja. Tästä johtuen RF-signaaleille ei ole mitään matalasti vaimentavaa reittiä kerrostalojen ulkokuoren lävitse

Material attenuation of apartment buildings with low 5G frequencies

Matkaviestinverkkojen käyttämien taajuuksien kasvaminen sekä asuinkerrostalojen energiatehokkuuden parantuminen ovat aiheuttaneet mobiililaitteiden kuuluvuudelle merkittäviä ongelmia rakennusten sisällä. Matkaviestinverkkojen käyttövarmuus on nyt ja tulevaisuudessa tärkeä osa yhteiskuntaa, sillä sen kautta välitetään kriittisiä toimintoja, kuten hätäkeskuspuheluita. Lähivuosina kaupallisille markkinoille tulevat 5G-verkot käyttävät nykyistä korkeampia taajuuksia, mikä saattaa hankaloittaa tilannetta vielä entisestään, mikäli kuuluvuusongelmiin ei löydetä ratkaisua. Työn tavoitteena oli selvittää 5G-verkkoihin siirtymisen vaikutus asuinkerrostalojen kuuluvuusongelmiin. Tavoitteeseen pääsyä varten toteutettiin RF-vaimennusmittauksia yleisimmille kerrostalojen ulkoseinämateriaaleille sekä ulkoseinärakenteille. Yleisimpien mittauskohteiden selvittämistä varten suoritettiin kirjallisuusselvitys, jonka perusteella mitattiin yhteensä 24 erilaista yleisesti Suomessa käytettyä kerrostalojen ulkoseinissä käytettyä materiaalia tai rakennetta. RF-vaimennusmittausten perusteella asuinkerrostalojen aiheuttamat RF-vaimennukset kasvavat, kun korkeampia taajuuksia käyttävät matkaviestinverkot otetaan käyttöön. Mitattujen ulkoseinärakenteiden RF-vaimennukset ensimmäisenä 5G-verkoissa käyttöön tulevalla 3,5 GHz:n taajuuskaistalla olivat keskimäärin yli 21 desibeliä. Kyseinen RF-vaimennus on huomattavasti korkeampi kuin tällä hetkellä matkaviestinverkoissa käytössä olevien taajuuksien. Mittausten avulla saatiin myös selvitettyä, että energiatehokkaissa kerrostaloissa esiintyvät kuuluvuusongelmat johtuvat siitä, että niiden ulkoseinät sekä ikkunat vaimentavat tehokkaasti RF-signaaleja. Tästä johtuen RF-signaaleille ei ole mitään matalasti vaimentavaa reittiä kerrostalojen ulkokuoren lävitse

Impact of Plastering Mesh on Radio Propagation : Practical RF Measurements and Basic Principles

As apartment buildings age, the exterior walls usually have to be repaired after about 40-60 years. In the case of exterior wall renovations of apartment block, the old facade is usually completely renovated and the new surface is based on plastering. Plastering is used as a outermost facade surface especially in major overhaul cases, where energy efficiency is improved by increasing the thickness of the insulation layer. However, plastering can add surprising increment the radio signal attenuation caused by the exterior wall. The reason for this is the iron mesh used to support plastering. That mesh attenuates the signals of wireless systems, especially at low frequencies. In this study, it has been shown that the plastering mesh acts as a high pass filter and can double the wall overall attenuation at frequencies below 1 GHz used by cellular networks.publishedVersio

Impact of Plastering Mesh on Radio Propagation: Practical RF Measurements and Basic Principles

As apartment buildings age, the exterior walls usually have to be repaired after about 40-60 years. In the case of exterior wall renovations of apartment block, the old facade is usually completely renovated and the new surface is based on plastering. Plastering is used as a outermost facade surface especially in major overhaul cases, where energy efficiency is improved by increasing the thickness of the insulation layer. However, plastering can add surprising increment the radio signal attenuation caused by the exterior wall. The reason for this is the iron mesh used to support plastering. That mesh attenuates the signals of wireless systems, especially at low frequencies. In this study, it has been shown that the plastering mesh acts as a high pass filter and can double the wall overall attenuation at frequencies below 1 GHz used by cellular networks.publishedVersio

Window and wall penetration loss on-site measurements with three methods

Three methods suitable for on-site window and wall penetration loss measurements are presented and compared. The methods are (i) outdoor-to-indoor channel measurement, (ii) far-field penetration loss measurement, and (iii) near-field penetration loss measurement. It is shown that the different methods give similar penetration loss results. The measured window exhibits bandstop characteristics due to the internal reflections in the periodic structure of the triple-layer window. The brick wall has penetration loss that increases as a function of the frequency.Peer reviewe