Med opbygningen af 5G-netværket er 5G-basestationens omkostninger meget høje, især da problemet med stort energiforbrug har været almindeligt kendt.
I China Mobiles tilfælde kræver dets 2,6GHz radiofrekvensmodul 64 kanaler og maksimalt 320 watt for at understøtte en højhastigheds-downlink.
Hvad angår 5G-mobiltelefoner, der kommunikerer med basestationen, fordi de er i tæt kontakt med den menneskelige krop, skal bundlinjen af "strålingsskade" være strengt bevogtet, så transmissionseffekten er strengt begrænset.
Protokollen begrænser 4G-mobiltelefoners transmissionseffekt til maksimalt 23dBm (0,2w).Selvom denne effekt ikke er særlig stor, er frekvensen af 4G mainstream-båndet (FDD 1800MHz) relativt lav, og transmissionstabet er relativt lille.Det er ikke et problem at bruge det.
Men 5G-situationen er mere kompliceret.
Først og fremmest er det almindelige frekvensbånd for 5G 3,5 GHz, en høj frekvens, større udbredelsesvejstab, dårlig penetrationsevne, svagere mobiltelefonkapacitet og lav sendeeffekt;derfor er uplink let at blive systemets flaskehals.
For det andet er 5G baseret på TDD-tilstand, og uplink og downlink sendes i tidsdeling.Generelt for at sikre downlink-kapaciteten er allokeringen til tidsvinduets uplink mindre, omkring 30 %.Med andre ord har en 5G-telefon i TDD kun 30 % af tiden til at sende data, hvilket yderligere reducerer den gennemsnitlige sendeeffekt.
Desuden er implementeringsmodellen for 5G fleksibel, og netværket er komplekst.
I NSA-tilstand sender 5G og 4G data samtidigt over en dobbeltforbindelse, normalt 5G i TDD-tilstand og 4G i FDD-tilstand.På denne måde, hvad skal mobiltelefonens sendeeffekt være?
I SA-tilstand kan 5G bruge TDD eller FDD single carrier transmission.Og samle bæreren af disse to tilstande.I lighed med tilfældet med NSA-tilstand skal mobiltelefonen transmittere data samtidigt på to forskellige frekvensbånd, og TDD og FDD to tilstande;hvor meget strøm skal den sende?
Desuden, hvor meget skal mobiltelefonen sende strøm, hvis de to TDD-bærere af 5G er samlet?
3GPP har defineret flere effektniveauer for terminalen.
På Sub 6G-spektrum er effektniveau 3 23dBm;effektniveau 2 er 26dBm, og for effektniveau 1 er den teoretiske effekt større, og der er i øjeblikket ingen definition.
På grund af den høje frekvens og transmissionskarakteristika er forskellige fra Sub 6G, er applikationsscenarierne mere overvejet i rettelsesadgang eller ikke-mobiltelefonbrug.
Protokollen definerer fire effektniveauer for millimeterbølge, og strålingsindekset er relativt bredt.
På nuværende tidspunkt er kommerciel brug af 5G hovedsageligt baseret på mobiltelefonens eMBB-tjeneste i Sub 6G-båndet.Det følgende vil specifikt fokusere på dette scenarie, rettet mod de almindelige 5G-frekvensbånd (såsom FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78 osv.).Opdelt i seks typer for at beskrive:
- 5G FDD (SA-tilstand): den maksimale sendeeffekt er niveau 3, hvilket er 23dBm;
- 5G TDD (SA-tilstand): den maksimale sendeeffekt er niveau 2, hvilket er 26dBm;
- 5G FDD +5G TDD CA (SA-tilstand): den maksimale sendeeffekt er niveau 3, hvilket er 23dBm;
- 5G TDD +5G TDD CA (SA-tilstand): den maksimale sendeeffekt er niveau 3, hvilket er 23dBm;
- 4G FDD +5G TDD DC (NSA-tilstand): den maksimale sendeeffekt er niveau 3, hvilket er 23dBm;
- 4G TDD + 5G TDD DC (NSA-tilstand);Den maksimale sendeeffekt defineret af R15 er niveau 3, hvilket er 23dBm;og R16-versionen understøtter et maksimalt sendeeffektniveau 2, som er 26dBm
Fra ovenstående seks typer kan vi se følgende karakteristika:
Så længe mobiltelefonen fungerer i FDD-tilstand, er den maksimale sendeeffekt kun 23dBm, mens i TDD-tilstand eller ikke-uafhængig netværk, 4G og 5G begge er TDD-tilstand, kan den maksimale sendeeffekt lempes til 26dBm.
Så hvorfor bekymrer protokollen sig så meget om TDD?
Som vi alle ved, har telekommunikationsindustrien altid haft forskellige meninger om, hvorvidt elektromagnetisk stråling.Alligevel skal mobiltelefonernes sendekraft af hensyn til sikkerheden være strengt begrænset.
I øjeblikket har lande og organisationer etableret relevante sundhedsstandarder for eksponering for elektromagnetisk stråling, hvilket begrænser mobiltelefoners stråling til et lille område.Så længe mobiltelefonen overholder disse standarder, kan den betragtes som sikker.
Disse sundhedsstandarder peger alle på én indikator: SAR, som specifikt bruges til at måle virkningerne af nærfeltsstråling fra mobiltelefoner og andre bærbare kommunikationsenheder.
SAR er et specifikt Absorptionsforhold.Det er defineret som måling af den hastighed, hvormed energi absorberes pr. masseenhed af en menneskekrop, når den udsættes for et radiofrekvens (RF) elektromagnetisk felt.Det kan også henvise til absorption af andre former for energi af væv, herunder ultralyd.Den er defineret som den absorberede effekt pr. masse af væv og har watt-enheder pr. kilogram (W/kg).
Kinas nationale standard trækker på europæiske standarder og fastlægger: "den gennemsnitlige SAR-værdi af enhver 10 g biologisk i seks minutter må ikke overstige 2,0 W/Kg.
Det vil sige, og disse standarder evaluerer den gennemsnitlige mængde elektromagnetisk stråling, der genereres af mobiltelefoner over et stykke tid.Det tillader lidt højere korttidseffekt, så længe gennemsnitsværdien ikke overstiger standarden.
Hvis den maksimale sendeeffekt er 23dBm i TDD- og FDD-tilstand, sender mobiltelefonen i FDD-tilstand kontinuerligt strøm.I modsætning hertil har mobiltelefonen i TDD-tilstand kun 30% sendeeffekt, så den samlede TDD-emissionseffekt er omkring 5dB mindre end FDD.
For at kompensere TDD-tilstandens transmissionseffekt med 3dB er det derfor på SAR-standardens forudsætning at justere forskellen mellem TDD og FDD, og som kan nå 23dBm i gennemsnit.
Indlægstid: maj-03-2021