Con la realizzazione della rete 5G, il costo della stazione base 5G è molto elevato, tanto più che il problema dei grandi consumi energetici è ampiamente noto.
Nel caso di China Mobile, per supportare un downlink ad alta velocità, il suo modulo di frequenza radio a 2,6 GHz richiede 64 canali e un massimo di 320 watt.
Per quanto riguarda i telefoni cellulari 5G che comunicano con la stazione base, poiché sono a stretto contatto con il corpo umano, la linea di fondo del "danno da radiazioni" deve essere rigorosamente protetta, quindi la potenza di trasmissione è strettamente limitata.
Il protocollo limita la potenza di trasmissione dei telefoni cellulari 4G a un massimo di 23 dBm (0,2 w).Sebbene questa potenza non sia molto elevata, la frequenza della banda mainstream 4G (FDD 1800 MHz) è relativamente bassa e la perdita di trasmissione è relativamente piccola.Non è un problema usarlo.
Ma la situazione del 5G è più complicata.
Prima di tutto, la banda di frequenza principale del 5G è 3,5 GHz, un'alta frequenza, una maggiore perdita del percorso di propagazione, scarsa capacità di penetrazione, capacità di telefonia mobile più deboli e bassa potenza di trasmissione;pertanto, è facile che l'uplink diventi il collo di bottiglia del sistema.
In secondo luogo, il 5G si basa sulla modalità TDD e l'uplink e il downlink vengono inviati in divisione di tempo.In generale, per garantire la capacità di downlink, l'assegnazione all'uplink della fascia oraria è inferiore, circa il 30%.In altre parole, un telefono 5G in TDD ha solo il 30% del tempo per inviare dati, il che riduce ulteriormente la potenza di trasmissione media.
Inoltre, il modello di implementazione del 5G è flessibile e la rete è complessa.
In modalità NSA, 5G e 4G inviano dati contemporaneamente su una doppia connessione, solitamente 5G in modalità TDD e 4G in modalità FDD.In questo modo, quale dovrebbe essere la potenza di trasmissione del telefono cellulare?
In modalità SA, il 5G può utilizzare la trasmissione a portante singola TDD o FDD.E aggregare il portatore di queste due modalità.Analogamente al caso della modalità NSA, il telefono cellulare deve trasmettere i dati contemporaneamente su due diverse bande di frequenza e due modalità TDD e FDD;quanta potenza deve trasmettere?
Inoltre, quanta potenza dovrebbe trasmettere il telefono cellulare se i due vettori TDD del 5G sono aggregati?
3GPP ha definito più livelli di potenza per il terminale.
Sullo spettro Sub 6G, il livello di potenza 3 è di 23 dBm;il livello di potenza 2 è 26 dBm e per il livello di potenza 1, la potenza teorica è maggiore e attualmente non esiste una definizione.
A causa dell'alta frequenza e delle caratteristiche di trasmissione diverse dal Sub 6G, gli scenari applicativi sono più considerati nell'accesso fisso o nell'uso del telefono non mobile.
Il protocollo definisce quattro livelli di potenza per le onde millimetriche e l'indice di radiazione è relativamente ampio.
Attualmente, l'uso commerciale del 5G si basa principalmente sul servizio di telefonia mobile eMBB in banda Sub 6G.Quanto segue si concentrerà specificamente su questo scenario, prendendo di mira le bande di frequenza 5G tradizionali (come FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78, ecc.).Diviso in sei tipi per descrivere:
- 5G FDD (modalità SA): la massima potenza di trasmissione è di livello 3, ovvero 23 dBm;
- 5G TDD (modalità SA): la massima potenza di trasmissione è di livello 2, ovvero 26 dBm;
- 5G FDD + 5G TDD CA (modalità SA): la potenza di trasmissione massima è di livello 3, ovvero 23 dBm;
- 5G TDD + 5G TDD CA (modalità SA): la potenza di trasmissione massima è di livello 3, ovvero 23 dBm;
- 4G FDD +5G TDD DC (modalità NSA): la massima potenza di trasmissione è di livello 3, ovvero 23dBm;
- 4G TDD + 5G TDD CC (modalità NSA);La massima potenza di trasmissione definita da R15 è il livello 3, ovvero 23 dBm;e la versione R16 supporta un livello massimo di potenza di trasmissione 2, pari a 26 dBm
Dai sei tipi precedenti, possiamo vedere le seguenti caratteristiche:
Finché il telefono cellulare funziona in modalità FDD, la potenza di trasmissione massima è di soli 23 dBm, mentre in modalità TDD o rete non indipendente, 4G e 5G sono entrambe modalità TDD, la potenza di trasmissione massima può essere ridotta a 26 dBm.
Quindi, perché il protocollo si preoccupa così tanto del TDD?
Come tutti sappiamo, l'industria delle telecomunicazioni ha sempre avuto opinioni diverse sull'eventualità di radiazioni elettromagnetiche.Tuttavia, per motivi di sicurezza, la potenza di trasmissione dei telefoni cellulari deve essere strettamente limitata.
Attualmente, i paesi e le organizzazioni hanno stabilito standard sanitari relativi all'esposizione alle radiazioni elettromagnetiche, limitando le radiazioni dei telefoni cellulari a un raggio ridotto.Finché il telefono cellulare è conforme a questi standard, può essere considerato sicuro.
Questi standard sanitari puntano tutti su un indicatore: il SAR, utilizzato specificamente per misurare gli effetti delle radiazioni in campo vicino dei telefoni cellulari e di altri dispositivi di comunicazione portatili.
SAR è un rapporto di assorbimento specifico.È definito come la misura della velocità con cui l'energia viene assorbita per unità di massa da un corpo umano quando esposto a un campo elettromagnetico a radiofrequenza (RF).Può anche riferirsi all'assorbimento di altre forme di energia da parte dei tessuti, inclusi gli ultrasuoni.È definita come la potenza assorbita per massa di tessuto e ha unità di watt per chilogrammo (W/kg).
Lo standard nazionale cinese si ispira agli standard europei e prevede: “il valore SAR medio di ogni 10 g di biologico per ogni sei minuti non deve superare 2,0 W/Kg.
Vale a dire, e questi standard valutano la quantità media di radiazioni elettromagnetiche generate dai telefoni cellulari in un periodo di tempo.Consente una potenza leggermente superiore a breve termine, purché il valore medio non superi lo standard.
Se la massima potenza di trasmissione è di 23 dBm in modalità TDD e FDD, il telefono cellulare in modalità FDD trasmette continuamente potenza.Al contrario, il telefono cellulare in modalità TDD ha solo il 30% di potenza di trasmissione, quindi la potenza totale di emissione TDD è di circa 5 dB inferiore rispetto a FDD.
Pertanto, per compensare la potenza di trasmissione della modalità TDD di 3 dB, è in base allo standard SAR regolare la differenza tra TDD e FDD e che può raggiungere in media 23 dBm.
Tempo di pubblicazione: maggio-03-2021