加入星計(jì)劃,您可以享受以下權(quán)益:

  • 創(chuàng)作內(nèi)容快速變現(xiàn)
  • 行業(yè)影響力擴(kuò)散
  • 作品版權(quán)保護(hù)
  • 300W+ 專業(yè)用戶
  • 1.5W+ 優(yōu)質(zhì)創(chuàng)作者
  • 5000+ 長(zhǎng)期合作伙伴
立即加入
  • 正文
  • 相關(guān)推薦
  • 電子產(chǎn)業(yè)圖譜
申請(qǐng)入駐 產(chǎn)業(yè)圖譜

5G手機(jī)的發(fā)射功率,到底能有多大?

2020/07/13
310
閱讀需 7 分鐘
加入交流群
掃碼加入
獲取工程師必備禮包
參與熱點(diǎn)資訊討論

隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),5G 基站成本高,尤其是能耗大的問題已廣為人知。

中國(guó)移動(dòng)為例,為了下行支持高速率,其 2.6GHz 的射頻模塊就要求 64 通道,最大 320 瓦發(fā)射功率。

而與基站通信的 5G 手機(jī),由于和人體的接觸過于密切,「輻射危害」的底線必須嚴(yán)防死守,因此只能戴著鐐銬起舞,發(fā)射功率嚴(yán)格受限。

4G 手機(jī)的發(fā)射功率,就被協(xié)議限制為最大 23dBm(0.2 瓦),這個(gè)功率雖說(shuō)不大,但 4G 的主流頻段(FDD 1800MHz)頻率較低,傳播損耗相對(duì)較小,用起來(lái)倒也問題不大。

5G 的情況就復(fù)雜一些。

首先,5G 主流的頻段是 3.5GHz,頻率較高,傳播路損大,穿透能力差,同時(shí)手機(jī)能力弱,發(fā)射功率小,因此上行容易成為系統(tǒng)瓶頸。

再者,5G 以 TDD 模式為主,上下行是分時(shí)發(fā)送的。一般情況下,為了保證下行容量,分給上行的時(shí)隙較少,約占 30%左右。也就是說(shuō),TDD 模式下的 5G 手機(jī)僅有 30%的時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù),這就進(jìn)一步降低了平均發(fā)射功率。

并且,5G 的部署模式靈活,組網(wǎng)復(fù)雜。

在 NSA 模式下,5G 和 4G 通過雙連接的方式同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù),一般 5G 為 TDD 模式,4G 為 FDD 模式,如此一來(lái),手機(jī)的發(fā)射功率應(yīng)該為多大?

在 SA 模式下,5G 不但能以 TDD 或者 FDD 單載波發(fā)射,還可以把這兩種模式的載波聚合起來(lái),和 NSA 的情況類似,手機(jī)就要在兩個(gè)不同頻段,TDD 和 FDD 兩種模式下同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)射功率應(yīng)該為多大呢?

另外,如果是 5G 的兩個(gè) TDD 載波聚合,手機(jī)發(fā)射功率又應(yīng)該多大呢?

3GPP 考慮地很周到,為終端定義了多個(gè)功率等級(jí)。

在 Sub6G 頻譜上,功率等級(jí) 3,大小為 23dBm;功率等級(jí) 2,大小為 26dBm;功率等級(jí) 1,理論上功率更大,目前還沒有定義。

毫米波頻段因頻率高,傳播特性和 Sub6G 不同,使用場(chǎng)景更多考慮固定接入或者非手機(jī)使用,標(biāo)準(zhǔn)為毫米波定義了 4 個(gè)功率等級(jí),且對(duì)于輻射的指標(biāo)限制較寬。

目前 5G 商用以 Sub6G 頻段下的手機(jī) eMBB 業(yè)務(wù)為主,下文將主要聚焦于此場(chǎng)景,針對(duì)主流的 5G 頻段(如 FDD n1,n3,n8 等,TDD n41,n77,n78 等),分六種類型來(lái)描述。

1、5G FDD (SA 模式):最大發(fā)射功率為等級(jí) 3,即23dBm

2、5G TDD(SA 模式):最大發(fā)射功率為等級(jí) 2,即26dBm;

3、5G FDD + 5G TDD CA(SA 模式):最大發(fā)射功率為等級(jí) 3,即23dBm

4、5G TDD + 5G TDD CA(SA 模式):最大發(fā)射功率為等級(jí) 3,即23dBm;

5、4G FDD + 5G TDD DC(NSA 模式):最大發(fā)射功率為等級(jí) 3,即23dBm

6、4G TDD + 5G TDD DC(NSA 模式):R15 定義的最大發(fā)射功率為等級(jí) 3,即23dBm,R16 版本可支持的最大發(fā)射功率為等級(jí) 2,即26dBm。

通過上述 6 種類型,我們可以看出以下特點(diǎn):只要手機(jī)的工作模式出現(xiàn) FDD,則最大發(fā)射功率只能為 23dBm,而在獨(dú)立組網(wǎng) TDD 模式下,或者非獨(dú)立組網(wǎng) 4G 和 5G 都是 TDD 模式時(shí),最大發(fā)射功率可以放寬到 26dBm。

那么,協(xié)議為什么對(duì) TDD 如此關(guān)愛?

眾所周知,無(wú)線通信對(duì)人體所造成的電磁輻射是否有害,業(yè)界一直眾說(shuō)紛紜,但為了安全起見,手機(jī)發(fā)射功率必須嚴(yán)格限制。

目前,各個(gè)國(guó)家和組織制定了相關(guān)的電磁輻射暴露健康標(biāo)準(zhǔn),將手機(jī)的輻射嚴(yán)格限制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。只要手機(jī)遵守這些標(biāo)準(zhǔn),就可以認(rèn)為是安全的。

這些健康標(biāo)準(zhǔn)都指向了一個(gè)指標(biāo):SAR,專門用于手機(jī)等便攜通信設(shè)備近場(chǎng)輻射對(duì)人體健康影響。

SAR 的全稱是 Specific Absorption Ratio,中文意為「比吸收率」。其定義為「人體的一部分組織,平均一秒鐘時(shí)間會(huì)吸收多少手機(jī)發(fā)出的電磁波能量」,單位為 W/kg。

中國(guó)的國(guó)標(biāo)借鑒了歐洲的標(biāo)準(zhǔn),明確規(guī)定:「任意 10 克生物組織、任意連續(xù) 6 分鐘內(nèi)的平均比吸收率(SAR)值不得超過 2.0W/kg」。

也就是說(shuō),這些標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估的是一段時(shí)間內(nèi)手機(jī)產(chǎn)生電磁輻射的平均值,短時(shí)間功率內(nèi)高一點(diǎn),但只要平均值不超標(biāo)就問題不大。

如果在 TDD 模式和 FDD 模式最大發(fā)射功率均為 23dBm,但 FDD 模式的手機(jī)是一直在發(fā)射功率的,而 TDD 模式的手機(jī)一般只有 30%的時(shí)間發(fā)射功率,因此 TDD 的總體發(fā)射功率要比 FDD 小約 5dB。

因此,給 TDD 模式的發(fā)射功率補(bǔ)償 3dB ,正是在滿足 SAR 標(biāo)準(zhǔn)的前提下,拉齊 TDD 和 FDD 之間的差異,它們最終平均下來(lái)的發(fā)射功率都可達(dá)到 23dBm。

5G 手機(jī)的發(fā)射功率到底有多大?看到這里,相信已經(jīng)有了答案。

相關(guān)推薦

電子產(chǎn)業(yè)圖譜

公眾號(hào):無(wú)線深海,移動(dòng)通信交流,無(wú)線通信發(fā)展趨勢(shì),最新動(dòng)態(tài),原創(chuàng)科普文章發(fā)表。