ด้วยการสร้างเครือข่าย 5G ทำให้ค่าใช้จ่ายของสถานีฐาน 5G นั้นสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อปัญหาการใช้พลังงานปริมาณมากเป็นที่ทราบกันอย่างกว้างขวาง
ในกรณีของ China Mobile เพื่อรองรับดาวน์ลิงก์ความเร็วสูง โมดูลความถี่วิทยุ 2.6GHz ต้องใช้ 64 ช่องสัญญาณและสูงสุด 320 วัตต์
สำหรับโทรศัพท์มือถือ 5G ที่สื่อสารกับสถานีฐาน เนื่องจากมีการสัมผัสใกล้ชิดกับร่างกายมนุษย์ บรรทัดล่างสุดของ "อันตรายจากรังสี" จะต้องได้รับการปกป้องอย่างเข้มงวด ดังนั้นกำลังส่งจึงถูกจำกัดอย่างเข้มงวด
โปรโตคอลจำกัดกำลังส่งของโทรศัพท์มือถือ 4G ไว้ที่สูงสุด 23dBm (0.2w)แม้ว่าพลังงานนี้จะไม่ใหญ่มาก แต่ความถี่ของย่านความถี่หลัก 4G (FDD 1800MHz) นั้นค่อนข้างต่ำ และการสูญเสียการส่งสัญญาณก็ค่อนข้างน้อยไม่เป็นปัญหาในการใช้งาน
แต่สถานการณ์ 5G นั้นซับซ้อนกว่า
ประการแรก แถบความถี่กระแสหลักของ 5G คือ 3.5GHz ซึ่งเป็นความถี่สูง การสูญเสียเส้นทางการแพร่กระจายที่มากขึ้น ความสามารถในการเจาะระบบต่ำ ความสามารถของโทรศัพท์มือถือที่อ่อนแอลง และกำลังส่งต่ำดังนั้นอัปลิงค์จึงกลายเป็นคอขวดของระบบได้ง่าย
ประการที่สอง 5G ใช้โหมด TDD และอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์จะถูกส่งในการแบ่งเวลาโดยทั่วไป เพื่อให้แน่ใจว่าความจุของดาวน์ลิงก์ การจัดสรรให้กับอัปลิงก์ของช่องเวลาจะน้อยกว่าประมาณ 30%กล่าวอีกนัยหนึ่ง โทรศัพท์ 5G ใน TDD มีเวลาเพียง 30% ในการส่งข้อมูล ซึ่งลดกำลังการส่งเฉลี่ยลงอีก
ยิ่งไปกว่านั้น โมเดลการปรับใช้ 5G ยังมีความยืดหยุ่น และเครือข่ายก็ซับซ้อน
ในโหมด NSA 5G และ 4G จะส่งข้อมูลพร้อมกันผ่านการเชื่อมต่อแบบคู่ โดยปกติจะเป็น 5G ในโหมด TDD และ 4G ในโหมด FDDด้วยวิธีนี้โทรศัพท์มือถือกำลังส่งสัญญาณควรเป็นอย่างไร?
ในโหมด SA 5G สามารถใช้ TDD หรือ FDD การส่งสัญญาณผ่านผู้ให้บริการรายเดียวและรวมพาหะของทั้งสองโหมดนี้เช่นเดียวกับกรณีของโหมด NSA โทรศัพท์มือถือจำเป็นต้องส่งข้อมูลพร้อมกันในสองย่านความถี่ที่แตกต่างกัน และ TDD และ FDD สองโหมดมันควรจะส่งพลังงานเท่าไหร่?
นอกจากนี้ โทรศัพท์มือถือควรใช้พลังงานเท่าใดหากนำผู้ให้บริการ TDD สองรายของ 5G มารวมกัน
3GPP ได้กำหนดระดับพลังงานหลายระดับสำหรับเทอร์มินัล
บนคลื่นความถี่ Sub 6G ระดับพลังงาน 3 คือ 23dBm;ระดับพลังงาน 2 คือ 26dBm และสำหรับระดับพลังงาน 1 พลังงานตามทฤษฎีจะใหญ่กว่า และขณะนี้ยังไม่มีคำจำกัดความ
เนื่องจากความถี่สูงและลักษณะการส่งสัญญาณแตกต่างจาก Sub 6G สถานการณ์ของแอปพลิเคชันจึงได้รับการพิจารณามากกว่าในการเข้าถึงการแก้ไขหรือการใช้โทรศัพท์ที่ไม่ใช่โทรศัพท์มือถือ
โปรโตคอลกำหนดระดับพลังงานสี่ระดับสำหรับคลื่นมิลลิเมตร และดัชนีการแผ่รังสีค่อนข้างกว้าง
ในปัจจุบัน การใช้งาน 5G เชิงพาณิชย์นั้นขึ้นอยู่กับบริการ eMBB ของโทรศัพท์มือถือในย่านความถี่ Sub 6G เป็นหลักข้อมูลต่อไปนี้จะมุ่งเน้นไปที่สถานการณ์นี้โดยเฉพาะ โดยกำหนดเป้าหมายไปที่คลื่นความถี่หลัก 5G (เช่น FDD n1, N3, N8, TDD n41, n77, N78 เป็นต้น)แบ่งออกเป็นหกประเภทเพื่ออธิบาย:
- 5G FDD (โหมด SA): กำลังส่งสูงสุดคือระดับ 3 ซึ่งเท่ากับ 23dBm;
- 5G TDD (โหมด SA): กำลังส่งสูงสุดคือระดับ 2 ซึ่งเท่ากับ 26dBm;
- 5G FDD +5G TDD CA (โหมด SA): กำลังส่งสูงสุดคือระดับ 3 ซึ่งเท่ากับ 23dBm;
- 5G TDD +5G TDD CA (โหมด SA): กำลังส่งสูงสุดคือระดับ 3 ซึ่งเท่ากับ 23dBm;
- 4G FDD +5G TDD DC (โหมด NSA): กำลังส่งสูงสุดคือระดับ 3 ซึ่งเท่ากับ 23dBm;
- 4G TDD + 5G TDD DC (โหมด NSA);กำลังส่งสูงสุดที่กำหนดโดย R15 คือระดับ 3 ซึ่งเท่ากับ 23dBm;และรุ่น R16 รองรับกำลังส่งสูงสุดระดับ 2 ซึ่งเท่ากับ 26dBm
จากหกประเภทข้างต้น เราจะเห็นลักษณะดังต่อไปนี้:
ตราบเท่าที่โทรศัพท์มือถือทำงานในโหมด FDD กำลังส่งสูงสุดจะอยู่ที่ 23dBm เท่านั้น ในขณะที่โหมด TDD หรือเครือข่ายที่ไม่เป็นอิสระ 4G และ 5G จะเป็นโหมด TDD ทั้งคู่ กำลังส่งสูงสุดสามารถผ่อนคลายได้ถึง 26dBm
เหตุใดโปรโตคอลจึงสนใจ TDD มาก
อย่างที่เราทราบกันดีว่าอุตสาหกรรมโทรคมนาคมมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเสมอว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าถึงกระนั้น เพื่อความปลอดภัย กำลังส่งของโทรศัพท์มือถือจะต้องถูกจำกัดอย่างเข้มงวด
ปัจจุบัน ประเทศและองค์กรต่าง ๆ ได้กำหนดมาตรฐานสุขภาพการสัมผัสรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง โดยจำกัดการแผ่รังสีของโทรศัพท์มือถือให้อยู่ในขอบเขตเล็กน้อยตราบเท่าที่โทรศัพท์มือถือเป็นไปตามมาตรฐานเหล่านี้ ถือว่าปลอดภัย
มาตรฐานด้านสุขภาพเหล่านี้ชี้ไปที่ตัวบ่งชี้เดียว: SAR ซึ่งใช้เฉพาะเพื่อวัดผลกระทบของรังสีระยะใกล้จากโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์สื่อสารพกพาอื่นๆ
SAR คืออัตราส่วนการดูดซึมที่เฉพาะเจาะจงหมายถึงการวัดอัตราการดูดซับพลังงานต่อหน่วยมวลโดยร่างกายมนุษย์เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุ (RF)นอกจากนี้ยังสามารถอ้างถึงการดูดซับพลังงานรูปแบบอื่นโดยเนื้อเยื่อ รวมทั้งอัลตราซาวนด์มันหมายถึงพลังงานที่ดูดซับต่อมวลของเนื้อเยื่อและมีหน่วยเป็นวัตต์ต่อกิโลกรัม (W/kg)
มาตรฐานแห่งชาติของจีนใช้มาตรฐานยุโรปและกำหนด: “ค่า SAR เฉลี่ยของสารชีวภาพ 10 กรัมใดๆ เป็นเวลาหกนาทีจะต้องไม่เกิน 2.0 วัตต์/กก.
กล่าวคือ มาตรฐานเหล่านี้ประเมินปริมาณรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉลี่ยที่เกิดจากโทรศัพท์มือถือในช่วงเวลาหนึ่งช่วยให้กำลังไฟฟ้าในระยะสั้นสูงขึ้นเล็กน้อย ตราบใดที่ค่าเฉลี่ยไม่เกินมาตรฐาน
หากกำลังส่งสูงสุดคือ 23dBm ในโหมด TDD และ FDD โทรศัพท์มือถือในโหมด FDD กำลังส่งอย่างต่อเนื่องในทางตรงกันข้าม โทรศัพท์มือถือในโหมด TDD มีกำลังส่งเพียง 30% เท่านั้น ดังนั้นกำลังส่ง TDD ทั้งหมดจึงน้อยกว่า FDD ประมาณ 5dB
ดังนั้น เพื่อชดเชยกำลังส่งของโหมด TDD ลง 3dB จึงเป็นไปตามมาตรฐาน SAR เพื่อปรับความแตกต่างระหว่าง TDD และ FDD ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วสามารถสูงถึง 23dBm
เวลาโพสต์: May-03-2021