5G-verkon rakentamisen myötä 5G-tukiaseman hinta on erittäin korkea, varsinkin kun suuren energiankulutuksen ongelma on ollut laajalti tiedossa.
China Mobilen tapauksessa nopean alaslinkin tukemiseksi sen 2,6 GHz:n radiotaajuusmoduuli vaatii 64 kanavaa ja enintään 320 wattia.
Mitä tulee tukiaseman kanssa kommunikoiviin 5G-matkapuhelimiin, koska ne ovat läheisessä kosketuksessa ihmiskehoon, "säteilyhaittojen" peruslinjaa on valvottava tiukasti, joten lähetystehoa on tiukasti rajoitettu.
Protokolla rajoittaa 4G-matkapuhelinten lähetystehon enintään 23 dBm (0,2 W).Vaikka tämä teho ei ole kovin suuri, 4G-pääkaistan taajuus (FDD 1800MHz) on suhteellisen alhainen ja lähetyshäviö suhteellisen pieni.Sen käyttäminen ei ole ongelma.
Mutta 5G-tilanne on monimutkaisempi.
Ensinnäkin 5G:n valtavirran taajuuskaista on 3,5 GHz, korkea taajuus, suurempi etenemisreittihäviö, huono läpäisykyky, heikommat matkapuhelimen ominaisuudet ja alhainen lähetysteho;siksi uplinkistä on helppo tulla järjestelmän pullonkaula.
Toiseksi, 5G perustuu TDD-tilaan, ja ylös- ja alaslinkki lähetetään aikajaossa.Yleisesti ottaen laskevan siirtotien kapasiteetin varmistamiseksi varaus aikavälin uplink-suunnalle on pienempi, noin 30 %.Toisin sanoen 5G-puhelimella TDD:ssä on vain 30 % ajasta lähettää dataa, mikä vähentää edelleen keskimääräistä lähetystehoa.
Lisäksi 5G:n käyttöönottomalli on joustava ja verkko on monimutkaista.
NSA-tilassa 5G ja 4G lähettävät dataa samanaikaisesti kaksoisyhteyden kautta, yleensä 5G TDD-tilassa ja 4G FDD-tilassa.Millainen matkapuhelimen lähetysteho tällä tavalla pitäisi olla?
SA-tilassa 5G voi käyttää TDD- tai FDD-yhden kantoaallon lähetystä.Ja yhdistä näiden kahden tilan kantoaalto.Samoin kuin NSA-tilassa, matkapuhelimen on lähetettävä dataa samanaikaisesti kahdella eri taajuuskaistalla ja TDD ja FDD kahdella tilassa;kuinka paljon tehoa sen pitäisi lähettää?
Lisäksi kuinka paljon matkapuhelimen pitäisi lähettää tehoa, jos 5G:n kaksi TDD-operaattoria lasketaan yhteen?
3GPP on määrittänyt päätelaitteelle useita tehotasoja.
Sub 6G -taajuudella tehotaso 3 on 23 dBm;tehotaso 2 on 26 dBm, ja tehotasolla 1 teoreettinen teho on suurempi, eikä määritelmää ole tällä hetkellä.
Koska korkea taajuus ja lähetysominaisuudet eroavat Sub 6G:stä, sovellusskenaariot otetaan enemmän huomioon korjauskäytössä tai muussa kuin matkapuhelimen käytössä.
Protokolla määrittelee neljä tehotasoa millimetriaaltolle, ja säteilyindeksi on suhteellisen laaja.
Tällä hetkellä 5G:n kaupallinen käyttö perustuu pääasiassa matkapuhelimen eMBB-palveluun Sub 6G -kaistalla.Seuraavassa keskitytään erityisesti tähän skenaarioon ja kohdistetaan valtavirran 5G-taajuuskaistoihin (kuten FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78 jne.).Jaettu kuuteen tyyppiin kuvaamaan:
- 5G FDD (SA-tila): suurin lähetysteho on taso 3, joka on 23 dBm;
- 5G TDD (SA-tila): suurin lähetysteho on taso 2, joka on 26 dBm;
- 5G FDD +5G TDD CA (SA-tila): suurin lähetysteho on taso 3, joka on 23 dBm;
- 5G TDD +5G TDD CA (SA-tila): suurin lähetysteho on taso 3, joka on 23 dBm;
- 4G FDD +5G TDD DC (NSA-tila): suurin lähetysteho on taso 3, joka on 23 dBm;
- 4G TDD + 5G TDD DC (NSA-tila);R15:n määrittelemä suurin lähetysteho on taso 3, joka on 23 dBm;ja R16-versio tukee maksimilähetystehotasoa 2, joka on 26 dBm
Yllä olevista kuudesta tyypistä voimme nähdä seuraavat ominaisuudet:
Niin kauan kuin matkapuhelin toimii FDD-tilassa, maksimilähetysteho on vain 23 dBm, kun taas TDD-tilassa tai ei-riippumattomassa verkotuksessa 4G ja 5G ovat molemmat TDD-muotoja, maksimilähetysteho voidaan lieventää 26 dBm:iin.
Joten miksi protokolla välittää niin paljon TDD:stä?
Kuten me kaikki tiedämme, tietoliikenneteollisuudella on aina ollut erilaisia mielipiteitä siitä, onko sähkömagneettista säteilyä.Matkapuhelimien lähetystehoa on kuitenkin turvallisuuden vuoksi rajoitettava tiukasti.
Tällä hetkellä maat ja organisaatiot ovat vahvistaneet asiaankuuluvat sähkömagneettiselle säteilylle altistumista koskevat terveysstandardit, jotka rajoittavat matkapuhelimien säteilyn pienelle alueelle.Niin kauan kuin matkapuhelin on näiden standardien mukainen, sitä voidaan pitää turvallisena.
Nämä terveysstandardit viittaavat yhteen indikaattoriin: SAR:iin, jota käytetään erityisesti matkapuhelimien ja muiden kannettavien viestintälaitteiden lähikenttäsäteilyn vaikutusten mittaamiseen.
SAR on erityinen absorptiosuhde.Se määritellään mittaamaan nopeutta, jolla ihmiskeho absorboi energiaa massayksikköä kohti, kun se altistuu radiotaajuiselle (RF) sähkömagneettiselle kentälle.Se voi viitata myös muiden energiamuotojen imeytymiseen kudoksiin, mukaan lukien ultraääni.Se määritellään absorboituneeksi tehoksi kudosmassaa kohti, ja se on wattiyksikköä kilogrammaa kohti (W/kg).
Kiinan kansallinen standardi perustuu eurooppalaisiin standardeihin, ja siinä määrätään: "Minkään 10 gramman biologisen aineen keskimääräinen SAR-arvo kuuden minuutin aikana ei saa ylittää 2,0 W/kg.
Toisin sanoen, ja nämä standardit arvioivat matkapuhelimien tuottaman sähkömagneettisen säteilyn keskimääräisen määrän jonkin aikaa.Se sallii hieman korkeamman lyhyen aikavälin tehon, kunhan keskiarvo ei ylitä standardia.
Jos suurin lähetysteho on 23 dBm TDD- ja FDD-tilassa, matkapuhelin FDD-tilassa lähettää jatkuvasti lähetystehoa.Sitä vastoin matkapuhelimella TDD-tilassa on vain 30 % lähetystehoa, joten TDD:n kokonaissäteilyteho on noin 5 dB pienempi kuin FDD.
Siksi TDD-tilan lähetystehon kompensoimiseksi 3 dB:llä SAR-standardin lähtökohtana on säätää TDD:n ja FDD:n välistä eroa, joka voi saavuttaa keskimäärin 23 dBm.
Postitusaika: 03-03-2021