З побудовою мережі 5G вартість базової станції 5G дуже висока, тим більше, що проблема великого енергоспоживання стала загальновідомою.
У випадку China Mobile для підтримки високошвидкісного низхідного зв’язку радіочастотний модуль 2,6 ГГц потребує 64 каналів і максимум 320 Вт.
Що стосується мобільних телефонів 5G, які зв’язуються з базовою станцією, оскільки вони знаходяться в тісному контакті з людським тілом, нижня межа «радіаційної шкоди» повинна суворо охоронятися, тому потужність передачі суворо обмежена.
Протокол обмежує потужність передачі мобільних телефонів 4G максимум до 23 дБм (0,2 Вт).Хоча ця потужність не дуже велика, частота основного діапазону 4G (FDD 1800 МГц) відносно низька, а втрати при передачі відносно невеликі.Користуватися нею не проблема.
Але ситуація з 5G складніша.
Перш за все, основна смуга частот 5G становить 3,5 ГГц, висока частота, більші втрати на шляху розповсюдження, погана здатність проникнення, слабші можливості мобільного телефону та низька потужність передачі;тому висхідна лінія легко стає вузьким місцем системи.
По-друге, 5G базується на режимі TDD, а висхідна та низхідна лінії зв’язку надсилаються з розділенням часу.Загалом, щоб забезпечити пропускну здатність низхідної лінії зв’язку, виділення тимчасового інтервалу висхідній лінії зв’язку менше, приблизно 30%.Іншими словами, телефон 5G у TDD має лише 30% часу для надсилання даних, що додатково знижує середню потужність передачі.
Більше того, модель розгортання 5G є гнучкою, а мережа складною.
У режимі NSA 5G і 4G надсилають дані одночасно через подвійне з’єднання, зазвичай 5G у режимі TDD і 4G у режимі FDD.Таким чином, якою повинна бути потужність передачі мобільного телефону?
У режимі SA 5G може використовувати передачу на одній несучій TDD або FDD.І сукупний носій цих двох режимів.Подібно до випадку режиму NSA, стільниковий телефон повинен передавати дані одночасно на двох різних частотних діапазонах, а також у двох режимах TDD і FDD;скільки потужності він повинен передавати?
Крім того, яку потужність повинен передавати мобільний телефон, якщо дві несучі TDD 5G об’єднані?
3GPP визначив кілька рівнів потужності для терміналу.
У спектрі Sub 6G рівень потужності 3 становить 23 дБм;рівень потужності 2 становить 26 дБм, а для рівня потужності 1 теоретична потужність більша, і наразі немає визначення.
Через високу частоту та характеристики передачі, що відрізняються від Sub 6G, сценарії застосування більше розглядаються під час доступу до виправлень або використання немобільного телефону.
Протокол визначає чотири рівні потужності для міліметрових хвиль, і індекс випромінювання є відносно широким.
Зараз комерційне використання 5G в основному базується на службі eMBB для мобільних телефонів у діапазоні Sub 6G.Далі буде спеціально зосереджено на цьому сценарії, націленому на основні діапазони частот 5G (наприклад, FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78 тощо).Поділяється на шість типів для опису:
- 5G FDD (режим SA): максимальна потужність передачі становить 3 рівень, який становить 23 дБм;
- 5G TDD (режим SA): максимальна потужність передачі – рівень 2, що становить 26 дБм;
- 5G FDD +5G TDD CA (режим SA): максимальна потужність передачі становить 3 рівень, що становить 23 дБм;
- 5G TDD +5G TDD CA (режим SA): максимальна потужність передачі становить 3 рівень, що становить 23 дБм;
- 4G FDD +5G TDD DC (режим NSA): максимальна потужність передачі становить 3 рівень, що становить 23 дБм;
- 4G TDD + 5G TDD DC (режим NSA);Максимальна потужність передачі, визначена R15, становить рівень 3, який становить 23 дБм;а версія R16 підтримує максимальний рівень потужності передачі 2, який становить 26 дБм
З наведених вище шести типів ми можемо побачити такі характеристики:
Поки мобільний телефон працює в режимі FDD, максимальна потужність передачі становить лише 23 дБм, тоді як у режимі TDD або незалежній мережі, 4G і 5G є режимами TDD, максимальну потужність передачі можна зменшити до 26 дБм.
Отже, чому протокол так піклується про TDD?
Як ми всі знаємо, у телекомунікаційній галузі завжди були різні думки щодо того, чи є електромагнітне випромінювання.Проте з міркувань безпеки потужність передачі мобільних телефонів має бути суворо обмежена.
Наразі країни та організації встановили відповідні стандарти впливу електромагнітного випромінювання на здоров’я, обмежуючи випромінювання мобільних телефонів невеликим діапазоном.Поки мобільний телефон відповідає цим стандартам, його можна вважати безпечним.
Усі ці медичні стандарти вказують на один індикатор: SAR, який спеціально використовується для вимірювання впливу випромінювання ближнього поля від мобільних телефонів та інших портативних пристроїв зв’язку.
SAR – це специфічний коефіцієнт поглинання.Він визначається як вимірювання швидкості, з якою енергія поглинається людським тілом на одиницю маси під дією радіочастотного (РЧ) електромагнітного поля.Це також може стосуватися поглинання тканиною інших форм енергії, включаючи ультразвук.Він визначається як потужність, поглинена масою тканини, і має одиниці ват на кілограм (Вт/кг).
Національний стандарт Китаю базується на європейських стандартах і передбачає: «середнє значення SAR будь-яких 10 г біологічного препарату протягом будь-яких шести хвилин не повинно перевищувати 2,0 Вт/кг.
Тобто ці стандарти оцінюють середню кількість електромагнітного випромінювання, створюваного мобільними телефонами протягом певного часу.Він допускає трохи більшу короткочасну потужність, якщо середнє значення не перевищує стандартне.
Якщо максимальна потужність передачі становить 23 дБм у режимах TDD і FDD, мобільний телефон у режимі FDD постійно передає потужність.Навпаки, мобільний телефон у режимі TDD має лише 30% потужності передачі, тому загальна потужність випромінювання TDD приблизно на 5 дБ менша, ніж FDD.
Таким чином, щоб компенсувати потужність передачі в режимі TDD на 3 дБ, різниця між TDD і FDD регулюється на основі стандарту SAR, яка в середньому може досягати 23 дБм.
Час публікації: травень-03-2021