При строительстве сети 5G стоимость базовой станции 5G очень высока, тем более что проблема большого энергопотребления широко известна.
В случае с China Mobile для поддержки высокоскоростного нисходящего канала радиочастотному модулю 2,6 ГГц требуется 64 канала и максимальная мощность 320 Вт.
Что касается мобильных телефонов 5G, которые обмениваются данными с базовой станцией, поскольку они находятся в тесном контакте с человеческим телом, необходимо строго соблюдать суть «радиационного вреда», поэтому мощность передачи строго ограничена.
Протокол ограничивает мощность передачи мобильных телефонов 4G до 23 дБм (0,2 Вт).Хотя эта мощность не очень велика, частота основного диапазона 4G (FDD 1800 МГц) относительно низка, а потери при передаче относительно невелики.Использовать его не проблема.
А вот с 5G ситуация сложнее.
Прежде всего, основная полоса частот 5G составляет 3,5 ГГц, высокая частота, большие потери на пути распространения, плохая способность проникновения, более слабые возможности мобильных телефонов и низкая мощность передачи;поэтому восходящий канал может легко стать узким местом в системе.
Во-вторых, 5G основан на режиме TDD, а восходящая и нисходящая линии связи отправляются с временным разделением.В целом, чтобы обеспечить пропускную способность нисходящей линии связи, выделение временного интервала восходящей линии связи меньше, около 30%.Другими словами, у телефона 5G в TDD есть только 30% времени для отправки данных, что еще больше снижает среднюю мощность передачи.
Более того, модель развертывания 5G является гибкой, а сеть сложной.
В режиме NSA 5G и 4G одновременно отправляют данные по двойному соединению, обычно 5G в режиме TDD и 4G в режиме FDD.Таким образом, какой должна быть мощность передачи мобильного телефона?
В режиме SA 5G может использовать передачу с одной несущей TDD или FDD.И агрегировать носитель этих двух режимов.Как и в случае с режимом NSA, сотовый телефон должен передавать данные одновременно в двух разных частотных диапазонах, а также в двух режимах TDD и FDD;какую мощность он должен передавать?
Кроме того, какую мощность должен передавать мобильный телефон, если объединяются два оператора TDD 5G?
3GPP определил несколько уровней мощности для терминала.
В диапазоне Sub 6G уровень мощности 3 составляет 23 дБм;уровень мощности 2 составляет 26 дБм, а для уровня мощности 1 теоретическая мощность больше, и в настоящее время нет определения.
Из-за того, что характеристики высокой частоты и передачи отличаются от Sub 6G, сценарии применения больше учитываются при фиксированном доступе или использовании немобильных телефонов.
Протокол определяет четыре уровня мощности для миллиметровых волн, а индекс излучения относительно широк.
В настоящее время коммерческое использование 5G в основном основано на услуге eMBB для мобильных телефонов в диапазоне Sub 6G.Ниже мы сосредоточимся на этом сценарии, ориентируясь на основные полосы частот 5G (такие как FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78 и т. д.).Делится на шесть типов для описания:
- 5G FDD (режим SA): максимальная мощность передачи — уровень 3, который составляет 23 дБм;
- 5G TDD (режим SA): максимальная мощность передачи — уровень 2, который составляет 26 дБм;
- 5G FDD +5G TDD CA (режим SA): максимальная мощность передачи — уровень 3, который составляет 23 дБм;
- 5G TDD +5G TDD CA (режим SA): максимальная мощность передачи — уровень 3, который составляет 23 дБм;
- 4G FDD +5G TDD DC (режим NSA): максимальная мощность передачи — уровень 3, который составляет 23 дБм;
- 4G TDD + 5G TDD DC (режим NSA);Максимальная мощность передачи, определенная R15, соответствует уровню 3 и составляет 23 дБм;а версия R16 поддерживает максимальный уровень мощности передачи 2, который составляет 26 дБм.
Из приведенных выше шести типов мы можем увидеть следующие характеристики:
Пока мобильный телефон работает в режиме FDD, максимальная мощность передачи составляет всего 23 дБм, в то время как в режиме TDD или независимой сети 4G и 5G являются режимами TDD, максимальная мощность передачи может быть снижена до 26 дБм.
Итак, почему протокол так заботится о TDD?
Как мы все знаем, в телекоммуникационной отрасли всегда были разные мнения о том, является ли электромагнитное излучение.Тем не менее, в целях безопасности мощность передачи мобильных телефонов должна быть строго ограничена.
В настоящее время страны и организации установили соответствующие медицинские стандарты воздействия электромагнитного излучения, ограничивающие излучение мобильных телефонов небольшим диапазоном.Пока мобильный телефон соответствует этим стандартам, его можно считать безопасным.
Все эти медицинские стандарты указывают на один показатель: SAR, который специально используется для измерения воздействия излучения ближнего поля от мобильных телефонов и других портативных устройств связи.
SAR — это определенный коэффициент поглощения.Он определяется как измерение скорости, с которой энергия поглощается на единицу массы человеческим телом при воздействии радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля.Это также может относиться к поглощению тканями других форм энергии, включая ультразвук.Он определяется как мощность, поглощаемая массой ткани, и измеряется в ваттах на килограмм (Вт/кг).
Национальный стандарт Китая опирается на европейские стандарты и предусматривает: «среднее значение SAR для любых 10 г биологического материала в течение любых шести минут не должно превышать 2,0 Вт/кг.
То есть, и эти стандарты оценивают среднее количество электромагнитного излучения, создаваемого мобильными телефонами в течение некоторого времени.Это позволяет немного увеличить кратковременную мощность, пока среднее значение не превышает стандарта.
Если максимальная мощность передачи составляет 23 дБм в режимах TDD и FDD, мобильный телефон в режиме FDD непрерывно передает мощность.Напротив, мобильный телефон в режиме TDD имеет только 30% мощности передачи, поэтому общая мощность излучения TDD примерно на 5 дБ меньше, чем в режиме FDD.
Таким образом, чтобы компенсировать мощность передачи в режиме TDD на 3 дБ, в соответствии со стандартом SAR регулируется разница между TDD и FDD, которая в среднем может достигать 23 дБм.
Время публикации: 03 мая 2021 г.