5G手機(jī)的發(fā)射功率到底有多大？

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(wèn)題已廣為人知。

以中國(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(guò)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(wèn)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(guò)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(méi)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。

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

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

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

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

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

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(guò)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(ài)？

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(guò) 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(wèn)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。