Với việc xây dựng mạng 5G, chi phí của trạm gốc 5G rất cao, đặc biệt là do vấn đề tiêu thụ năng lượng lớn đã được biết đến rộng rãi.
Trong trường hợp của China Mobile, để hỗ trợ đường xuống tốc độ cao, mô-đun tần số vô tuyến 2,6 GHz của nó yêu cầu 64 kênh và tối đa 320 watt.
Đối với điện thoại di động 5G liên lạc với trạm gốc, do tiếp xúc gần với cơ thể con người nên phải bảo vệ nghiêm ngặt “tác hại bức xạ” nên công suất truyền tải bị hạn chế nghiêm ngặt.
Giao thức giới hạn công suất truyền của điện thoại di động 4G ở mức tối đa là 23dBm (0,2w).Mặc dù công suất này không lớn lắm, nhưng tần số của băng tần chính 4G (FDD 1800 MHz) tương đối thấp và tổn thất đường truyền tương đối nhỏ.Nó không phải là một vấn đề để sử dụng nó.
Nhưng tình hình 5G phức tạp hơn.
Trước hết, dải tần chính của 5G là 3,5 GHz, tần số cao, suy hao đường truyền lớn hơn, khả năng thâm nhập kém, khả năng của điện thoại di động yếu hơn và công suất truyền tải thấp;do đó đường lên dễ trở thành nút cổ chai của hệ thống.
Thứ hai, 5G dựa trên chế độ TDD và đường lên và đường xuống được gửi theo thời gian.Nói chung, để đảm bảo dung lượng đường xuống, việc phân bổ cho đường lên của khe thời gian ít hơn, khoảng 30%.Nói cách khác, điện thoại 5G trong TDD chỉ có 30% thời gian để gửi dữ liệu, điều này càng làm giảm công suất truyền trung bình.
Hơn nữa, mô hình triển khai của 5G rất linh hoạt và kết nối mạng rất phức tạp.
Ở chế độ NSA, 5G và 4G gửi dữ liệu đồng thời qua kết nối kép, thường là 5G ở chế độ TDD và 4G ở chế độ FDD.Theo cách này, điện thoại di động nên truyền tải năng lượng là gì?
Ở chế độ SA, 5G có thể sử dụng đường truyền sóng mang đơn TDD hoặc FDD.Và tổng hợp sóng mang của hai chế độ này.Tương tự như trường hợp của chế độ NSA, điện thoại di động cần truyền dữ liệu đồng thời trên hai dải tần số khác nhau và hai chế độ TDD và FDD;nó nên truyền tải bao nhiêu năng lượng?
Bên cạnh đó, điện thoại di động sẽ truyền tải công suất bao nhiêu nếu tổng hai sóng mang TDD của 5G?
3GPP đã xác định nhiều mức năng lượng cho thiết bị đầu cuối.
Trên phổ Sub 6G, mức công suất 3 là 23dBm;mức công suất 2 là 26dBm và đối với mức công suất 1, công suất lý thuyết lớn hơn và hiện tại không có định nghĩa.
Do tần số cao và đặc điểm truyền dẫn khác với Sub 6G, các tình huống ứng dụng được xem xét nhiều hơn trong việc truy cập bản sửa lỗi hoặc sử dụng điện thoại không di động.
Giao thức xác định bốn mức năng lượng cho sóng milimet và chỉ số bức xạ tương đối rộng.
Hiện tại, việc sử dụng thương mại 5G chủ yếu dựa trên dịch vụ eMBB của điện thoại di động ở băng tần Sub 6G.Phần sau đây sẽ tập trung cụ thể vào kịch bản này, nhắm mục tiêu vào các dải tần số 5G chính (chẳng hạn như FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78, v.v.).Chia thành sáu loại để mô tả:
- 5G FDD (chế độ SA): công suất phát tối đa là mức 3, là 23dBm;
- 5G TDD (chế độ SA): công suất phát tối đa là mức 2, là 26dBm;
- 5G FDD +5G TDD CA (chế độ SA): công suất truyền tối đa là mức 3, là 23dBm;
- 5G TDD +5G TDD CA (chế độ SA): công suất truyền tối đa là mức 3, là 23dBm;
- 4G FDD +5G TDD DC (chế độ NSA): công suất truyền tối đa là mức 3, là 23dBm;
- 4G TDD + 5G TDD DC (chế độ NSA);Công suất phát tối đa được xác định bởi R15 là mức 3, là 23dBm;và phiên bản R16 hỗ trợ mức công suất phát tối đa 2, là 26dBm
Từ sáu loại trên, chúng ta có thể thấy các đặc điểm sau:
Miễn là điện thoại di động hoạt động ở chế độ FDD, công suất truyền tối đa chỉ là 23dBm, trong khi ở chế độ TDD hoặc mạng không độc lập, 4G và 5G đều ở chế độ TDD, công suất truyền tối đa có thể giảm xuống 26dBm.
Vậy tại sao giao thức lại quan tâm nhiều đến TDD như vậy?
Như chúng ta đã biết, ngành công nghiệp viễn thông luôn có những ý kiến khác nhau về việc liệu bức xạ điện từ.Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, sức mạnh truyền dẫn của điện thoại di động phải được hạn chế nghiêm ngặt.
Hiện tại, các quốc gia và tổ chức đã thiết lập các tiêu chuẩn sức khỏe tiếp xúc với bức xạ điện từ có liên quan, hạn chế bức xạ của điện thoại di động trong một phạm vi nhỏ.Miễn là điện thoại di động tuân thủ các tiêu chuẩn này, nó có thể được coi là an toàn.
Tất cả các tiêu chuẩn sức khỏe này đều hướng đến một chỉ số: SAR, được sử dụng cụ thể để đo tác động của bức xạ trường gần từ điện thoại di động và các thiết bị liên lạc cầm tay khác.
SAR là một tỷ lệ hấp thụ cụ thể.Nó được định nghĩa là đo tốc độ năng lượng được cơ thể con người hấp thụ trên một đơn vị khối lượng khi tiếp xúc với trường điện từ tần số vô tuyến (RF).Nó cũng có thể đề cập đến sự hấp thụ các dạng năng lượng khác của mô, bao gồm cả siêu âm.Nó được định nghĩa là năng lượng hấp thụ trên một khối lượng của mô và có đơn vị là watt trên kilôgam (W/kg).
Tiêu chuẩn quốc gia của Trung Quốc dựa trên tiêu chuẩn châu Âu và quy định: “giá trị SAR trung bình của bất kỳ 10g sinh vật nào trong sáu phút bất kỳ không được vượt quá 2,0W/Kg.
Điều đó có nghĩa là, và các tiêu chuẩn này đánh giá lượng bức xạ điện từ trung bình do điện thoại di động tạo ra trong một thời gian.Nó cho phép công suất ngắn hạn cao hơn một chút, miễn là giá trị trung bình không vượt quá tiêu chuẩn.
Nếu công suất phát tối đa là 23dBm ở chế độ TDD và FDD, điện thoại di động ở chế độ FDD sẽ liên tục truyền công suất.Ngược lại, điện thoại di động ở chế độ TDD chỉ có 30% công suất phát, do đó tổng công suất phát TDD thấp hơn khoảng 5dB so với FDD.
Do đó, để bù công suất truyền của chế độ TDD bằng 3dB, tiền đề của tiêu chuẩn SAR là điều chỉnh sự khác biệt giữa TDD và FDD và có thể đạt mức trung bình 23dBm.
Thời gian đăng: May-03-2021