5G電話はどれくらいのアウトパワーを持っていますか?

5G ネットワークの構築に伴い、5G 基地局のコストは非常に高くなります。特に、大量のエネルギー消費の問題が広く知られているためです。

China Mobile の場合、高速ダウンリンクをサポートするために、同社の 2.6GHz 無線周波数モジュールには 64 チャネルと最大 320 ワットが必要です。

基地局と通信する5G携帯電話は、人体に密着するため「放射線害」を厳守しなければならず、送信電力が厳しく制限されます。

このプロトコルは、4G 携帯電話の送信電力を最大 23dBm (0.2w) に制限しています。この電力はそれほど大きくはありませんが、4G の主流帯域 (FDD 1800MHz) の周波数は比較的低く、伝送損失は比較的小さいです。使用には問題ありません。

しかし、5G の状況はより複雑です。

まず第一に、5G の主流の周波数帯域は 3.5GHz であり、周波数が高く、伝搬路損失が大きく、浸透能力が低く、携帯電話の能力が弱く、送信電力が低い。したがって、アップリンクはシステムのボトルネックになりやすいです。

次に、5G は TDD モードに基づいており、アップリンクとダウンリンクは時分割で送信されます。一般に、下り回線の容量を確保するために、タイムスロットの上り回線への割り当ては少なく、約 30% です。言い換えれば、TDD の 5G 電話はデータを送信する時間が 30% しかないため、平均送信電力がさらに低下します。

さらに、5G の展開モデルは柔軟であり、ネットワークは複雑です。

NSA モードでは、5G と 4G がデュアル接続を介してデータを同時に送信します。通常、TDD モードでは 5G、FDD モードでは 4G です。このように、携帯電話の送信電力はいくらにすべきでしょうか?

SA モードでは、5G は TDD または FDD シングルキャリア伝送を使用できます。そして、これら2つのモードのキャリアを集約します。NSA モードの場合と同様に、携帯電話は 2 つの異なる周波数帯域で同時にデータを送信する必要があり、TDD と FDD の 2 つのモードがあります。どのくらいの電力を送信する必要がありますか？

また、5G の 2 つの TDD キャリアを合計した場合、携帯電話の送信電力はどれくらいになるでしょうか。

3GPP は、端末に対して複数の電力レベルを定義しています。

サブ 6G スペクトルでは、電力レベル 3 は 23dBm です。電力レベル 2 は 26dBm であり、電力レベル 1 の場合、理論上の電力はより大きく、現在定義はありません。

高周波と伝送特性が Sub 6G とは異なるため、アプリケーション シナリオは固定アクセスまたは携帯電話以外の使用でより考慮されます。

このプロトコルは、ミリ波の 4 つの電力レベルを定義しており、放射指数は比較的広範です。

現在、5G の商用利用は、主に Sub 6G 帯域の携帯電話 eMBB サービスに基づいています。以下では、主流の 5G 周波数帯域 (FDD n1、N3、N8、TDD n41、n77、N78 など) をターゲットにして、このシナリオに特に焦点を当てます。説明するために6つのタイプに分けられます：

1. 5G FDD (SA モード): 最大送信電力はレベル 3、つまり 23dBm です。
2. 5G TDD (SA モード): 最大送信電力はレベル 2 で、26dBm です。
3. 5G FDD +5G TDD CA (SA モード): 最大送信電力はレベル 3 で、23dBm です。
4. 5G TDD +5G TDD CA (SA モード): 最大送信電力はレベル 3 で、23dBm です。
5. 4G FDD +5G TDD DC (NSA モード): 最大送信電力はレベル 3、つまり 23dBm です。
6. 4G TDD + 5G TDD DC (NSA モード);R15 によって定義される最大送信電力はレベル 3、つまり 23dBm です。R16 バージョンは、26dBm の最大送信電力レベル 2 をサポートします。

上記の6つのタイプから、次の特徴が見られます。

携帯電話が FDD モードで動作している限り、最大送信電力はわずか 23dBm ですが、TDD モードまたは非独立ネットワークでは、4G と 5G は両方とも TDD モードであり、最大送信電力は 26dBm に緩和できます。

では、なぜプロトコルは TDD をそんなに気にかけているのでしょうか?

ご存知のように、電気通信業界では、電磁放射の有無について常にさまざまな意見がありました。それでも安全のために、携帯電話の送信電力は厳しく制限されなければなりません。

現在、国や組織は、関連する電磁放射曝露の健康基準を確立しており、携帯電話の放射を狭い範囲に制限しています。携帯電話がこれらの基準に準拠している限り、安全であると見なすことができます。

これらの健康基準はすべて、携帯電話やその他の携帯通信機器からの近距離場放射の影響を測定するために特別に使用される SAR という 1 つの指標を指しています。

SAR は特定の吸収率です。これは、無線周波数 (RF) 電磁場にさらされたときに、単位質量あたりのエネルギーが人体によって吸収される割合を測定することとして定義されます。また、超音波など、組織による他の形態のエネルギーの吸収を指すこともあります。組織の質量あたりに吸収される電力として定義され、キログラムあたりのワット単位 (W/kg) があります。

中国の国家基準はヨーロッパの基準を参考にしており、次のように規定しています。

つまり、これらの規格は、携帯電話が一定期間にわたって生成する電磁放射の平均量を評価します。平均値が基準を超えない限り、短期間の電力を少し高くすることができます。

最大送信電力が TDD および FDD モードで 23dBm の場合、FDD モードの携帯電話は継続的に電力を送信しています。対照的に、TDD モードの携帯電話の送信電力は 30% しかないため、TDD の総放射電力は FDD よりも約 5dB 低くなります。

したがって、TDD モードの送信電力を 3dB 補償するために、TDD と FDD の差を調整することが SAR 規格の前提であり、平均で 23dBm に達する可能性があります。