Mit dem Aufbau des 5G-Netzes sind die Kosten für die 5G-Basisstation sehr hoch, zumal das Problem des großen Energieverbrauchs allgemein bekannt ist.
Im Fall von China Mobile benötigt das 2,6-GHz-Funkfrequenzmodul zur Unterstützung eines Hochgeschwindigkeits-Downlinks 64 Kanäle und maximal 320 Watt.
Was 5G-Mobiltelefone angeht, die mit der Basisstation kommunizieren, da sie in engem Kontakt mit dem menschlichen Körper stehen, muss das Endergebnis des „Strahlungsschadens“ streng gehütet werden, sodass die Sendeleistung streng begrenzt ist.
Das Protokoll begrenzt die Sendeleistung von 4G-Mobiltelefonen auf maximal 23 dBm (0,2 W).Obwohl diese Leistung nicht sehr groß ist, ist die Frequenz des 4G-Mainstream-Bands (FDD 1800 MHz) relativ niedrig und der Übertragungsverlust relativ gering.Es ist kein Problem, es zu benutzen.
Aber die 5G-Situation ist komplizierter.
Zunächst einmal ist das Mainstream-Frequenzband von 5G 3,5 GHz, eine Hochfrequenz, ein größerer Ausbreitungspfadverlust, eine schlechte Durchdringungsfähigkeit, schwächere Mobiltelefonfunktionen und eine niedrige Sendeleistung;daher wird der Uplink leicht zum Flaschenhals des Systems.
Zweitens basiert 5G auf dem TDD-Modus, und der Uplink und Downlink werden im Zeitmultiplex gesendet.Im Allgemeinen ist, um die Downlink-Kapazität zu gewährleisten, die Zuordnung zum Uplink des Zeitschlitzes geringer, etwa 30 %.Mit anderen Worten, ein 5G-Telefon in TDD hat nur 30 % der Zeit, um Daten zu senden, was die durchschnittliche Sendeleistung weiter reduziert.
Darüber hinaus ist das Bereitstellungsmodell von 5G flexibel und die Vernetzung komplex.
Im NSA-Modus senden 5G und 4G gleichzeitig Daten über eine duale Verbindung, normalerweise 5G im TDD-Modus und 4G im FDD-Modus.Wie hoch sollte die Sendeleistung des Mobiltelefons sein?
Im SA-Modus kann 5G TDD- oder FDD-Einzelträgerübertragung verwenden.Und aggregieren Sie den Träger dieser beiden Modi.Ähnlich wie im NSA-Modus muss das Mobiltelefon Daten gleichzeitig auf zwei verschiedenen Frequenzbändern übertragen, und TDD und FDD zwei Modi;Wie viel Leistung soll es übertragen?
Außerdem, wie viel Leistung sollte das Mobiltelefon übertragen, wenn die beiden TDD-Träger von 5G aggregiert werden?
3GPP hat mehrere Leistungsstufen für das Endgerät definiert.
Im Sub-6G-Spektrum beträgt die Leistungsstufe 3 23 dBm;Leistungsstufe 2 beträgt 26 dBm, und für Leistungsstufe 1 ist die theoretische Leistung größer, und es gibt derzeit keine Definition.
Aufgrund der Hochfrequenz- und Übertragungseigenschaften unterscheidet es sich von Sub 6G, die Anwendungsszenarien werden eher im Festnetzzugang oder in der Nicht-Mobiltelefonnutzung betrachtet.
Das Protokoll definiert vier Leistungsstufen für Millimeterwellen, und der Strahlungsindex ist relativ breit.
Gegenwärtig basiert die kommerzielle Nutzung von 5G hauptsächlich auf dem Mobiltelefon-eMBB-Dienst im Sub-6G-Band.Das Folgende konzentriert sich speziell auf dieses Szenario und zielt auf die Mainstream-5G-Frequenzbänder ab (wie FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78 usw.).Unterteilt in sechs Typen zur Beschreibung:
- 5G FDD (SA-Modus): Die maximale Sendeleistung ist Stufe 3, was 23 dBm entspricht;
- 5G TDD (SA-Modus): Die maximale Sendeleistung ist Stufe 2, was 26 dBm entspricht;
- 5G FDD +5G TDD CA (SA-Modus): Die maximale Sendeleistung ist Stufe 3, was 23 dBm entspricht;
- 5G TDD +5G TDD CA (SA-Modus): Die maximale Sendeleistung ist Stufe 3, was 23 dBm entspricht;
- 4G FDD +5G TDD DC (NSA-Modus): Die maximale Sendeleistung ist Stufe 3, was 23 dBm entspricht;
- 4G TDD + 5G TDD DC (NSA-Modus);Die durch R15 definierte maximale Sendeleistung ist Stufe 3, was 23 dBm entspricht;und die R16-Version unterstützt eine maximale Sendeleistungsstufe 2, die 26 dBm beträgt
Aus den oben genannten sechs Typen können wir die folgenden Merkmale erkennen:
Solange das Mobiltelefon im FDD-Modus arbeitet, beträgt die maximale Sendeleistung nur 23 dBm, während im TDD-Modus oder bei nicht unabhängigen Netzwerken, 4G und 5G beide TDD-Modus sind, die maximale Sendeleistung auf 26 dBm reduziert werden kann.
Also, warum kümmert sich das Protokoll so sehr um TDD?
Wie wir alle wissen, gab es in der Telekommunikationsbranche schon immer unterschiedliche Meinungen darüber, ob elektromagnetische Strahlung.Dennoch muss die Sendeleistung von Mobiltelefonen aus Sicherheitsgründen strikt begrenzt werden.
Derzeit haben Länder und Organisationen relevante Gesundheitsstandards für die Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung festgelegt, die die Strahlung von Mobiltelefonen auf einen kleinen Bereich begrenzen.Solange das Mobiltelefon diese Standards erfüllt, kann es als sicher angesehen werden.
Diese Gesundheitsstandards weisen alle auf einen Indikator hin: SAR, der speziell zur Messung der Auswirkungen der Nahfeldstrahlung von Mobiltelefonen und anderen tragbaren Kommunikationsgeräten verwendet wird.
SAR ist ein spezifisches Absorptionsverhältnis.Es ist definiert als Messung der Rate, mit der Energie pro Masseneinheit von einem menschlichen Körper absorbiert wird, wenn er einem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld (HF) ausgesetzt wird.Es kann sich auch auf die Absorption anderer Energieformen durch Gewebe beziehen, einschließlich Ultraschall.Sie ist definiert als die pro Gewebemasse absorbierte Leistung und hat Watteinheiten pro Kilogramm (W/kg).
Chinas nationaler Standard stützt sich auf europäische Standards und legt fest: „Der durchschnittliche SAR-Wert von 10 g biologischer Substanzen für sechs Minuten darf 2,0 W/kg nicht überschreiten.
Das heißt, und diese Standards bewerten die durchschnittliche Menge an elektromagnetischer Strahlung, die von Mobiltelefonen über eine Weile erzeugt wird.Es erlaubt kurzzeitig etwas mehr Leistung, solange der Durchschnittswert die Norm nicht überschreitet.
Wenn die maximale Sendeleistung im TDD- und FDD-Modus 23 dBm beträgt, sendet das Mobiltelefon im FDD-Modus kontinuierlich Leistung.Im Gegensatz dazu hat das Mobiltelefon im TDD-Modus nur 30 % Sendeleistung, sodass die gesamte TDD-Emissionsleistung etwa 5 dB geringer ist als bei FDD.
Um die Sendeleistung des TDD-Modus um 3 dB zu kompensieren, ist es daher die Prämisse des SAR-Standards, die Differenz zwischen TDD und FDD anzupassen, die im Durchschnitt 23 dBm erreichen kann.
Postzeit: Mai-03-2021