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5g手机的发射功率,到底能有多大?-龙8app登录

随着5g网络的建设,5g基站成本高,尤其是能耗大的问题已广为人知。

以中国移动为例,为了下行支持高速率,其2.6ghz的射频模块就要求64通道,最大320瓦发射功率。

而与基站通信的5g手机,由于和人体的接触过于密切,辐射危害的底线必须严防死守,因此只能戴着镣铐起舞,发射功率严格受限。
4g手机的发射功率,就被协议限制为最大23dbm(0.2瓦),这个功率虽说不大,但4g的主流频段(fdd 1800mhz)频率较低,传播损耗相对较小,用起来倒也问题不大。
5g的情况就复杂一些。
首先,5g主流的频段是3.5ghz,频率较高,传播路损大,穿透能力差,同时手机能力弱,发射功率小,因此上行容易成为系统瓶颈。
再者,5g以tdd模式为主,上下行是分时发送的。一般情况下,为了保证下行容量,分给上行的时隙较少,约占30%左右。也就是说,tdd模式下的5g手机仅有30%的时间发送数据,这就进一步降低了平均发射功率。
并且,5g的部署模式灵活,组网复杂。

在nsa模式下,5g和4g通过双连接的方式同时发送数据,一般5g为tdd模式,4g为fdd模式,如此一来,手机的发射功率应该为多大?

在sa模式下,5g不但能以tdd或者fdd单载波发射,还可以把这两种模式的载波聚合起来,和nsa的情况类似,手机就要在两个不同频段,tdd和fdd两种模式下同时发送数据,发射功率应该为多大呢?

另外,如果是5g的两个tdd载波聚合,手机发射功率又应该多大呢?
3gpp考虑地很周到,为终端定义了多个功率等级。
在sub6g频谱上,功率等级3,大小为23dbm;功率等级2,大小为26dbm;功率等级1,理论上功率更大,目前还没有定义。
毫米波频段因频率高,传播特性和sub6g不同,使用场景更多考虑固定接入或者非手机使用,标准为毫米波定义了4个功率等级,且对于辐射的指标限制较宽。
目前5g商用以sub6g频段下的手机embb业务为主,下文将主要聚焦于此场景,针对主流的5g频段(如fdd n1,n3,n8等,tdd n41,n77,n78等),分六种类型来描述。
1、5g fdd (sa模式):最大发射功率为等级3,即23dbm
2、5g tdd(sa模式):最大发射功率为等级2,即26dbm
3、5g fdd 5g tdd ca(sa模式):最大发射功率为等级3,即23dbm
4、5g tdd 5g tdd ca(sa模式):最大发射功率为等级3,即23dbm
5、4g fdd 5g tdd dc(nsa模式):最大发射功率为等级3,即23dbm
6、4g tdd 5g tdd dc(nsa模式):r15定义的最大发射功率为等级3,即23dbm,r16版本可支持的最大发射功率为等级2,即26dbm
通过上述6种类型,我们可以看出以下特点:只要手机的工作模式出现fdd,则最大发射功率只能为23dbm,而在独立组网tdd模式下,或者非独立组网4g和5g都是tdd模式时,最大发射功率可以放宽到26dbm。
那么,协议为什么对tdd如此关爱?

众所周知,无线通信对人体所造成的电磁辐射是否有害,业界一直众说纷纭,但为了安全起见,手机发射功率必须严格限制。

目前,各个国家和组织制定了相关的电磁辐射暴露健康标准,将手机的辐射严格限制在一个很小的范围内。只要手机遵守这些标准,就可以认为是安全的。

这些健康标准都指向了一个指标:sar,专门用于手机等便携通信设备近场辐射对人体健康影响。
sar的全称是specific absorption ratio,中文意为「比吸收率」。其定义为「人体的一部分组织,平均一秒钟时间会吸收多少手机发出的电磁波能量」,单位为w/kg。
中国的国标借鉴了欧洲的标准,明确规定:「任意10克生物组织、任意连续6分钟内的平均比吸收率(sar)值不得超过2.0w/kg」。
也就是说,这些标准评估的是一段时间内手机产生电磁辐射的平均值,短时间功率内高一点,但只要平均值不超标就问题不大。
如果在tdd模式和fdd模式最大发射功率均为23dbm,但fdd模式的手机是一直在发射功率的,而tdd模式的手机一般只有30%的时间发射功率,因此tdd的总体发射功率要比fdd小约5db。

因此,给tdd模式的发射功率补偿3db ,正是在满足sar标准的前提下,拉齐tdd和fdd之间的差异,它们最终平均下来的发射功率都可达到23dbm。

5g手机的发射功率到底有多大?看到这里,相信已经有了答案。

 

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