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电信日专稿|5G电磁辐射探秘

【字体: 2021年05月18日 09:27 来源:国家无线电监测中心 作者:钱肇钧 刘晓普 丁家昕

5G作为我国“新基建”的典型代表,在中国数字经济的转型过程中发挥着不可替代的重要作用,无论在频谱资源供给,还是设备制造、基站规模、用户数和应用创新等方面都居于世界前列。随着5G的普及应用,大家一直关心的5G电磁辐射情况又如何呢?

告诉大家一个好消息,由于5G系统的基站天线采用了波束赋形等先进的技术,不但提高了频谱的使用效率和信号的传输速率,而且还有效地减少了对用户的电磁辐射。这是为什么呢?

波束赋形聚焦信号能量

波束赋形是指在基站发射端通过先进的信号处理技术,使有用信号在接收点形成叠加,从而在发射功率不变的情况下,增加手机接收信号的强度。其技术原理就像手电筒,它将光线聚焦在某一处(手机用户)以实现更明亮的效果。                                        

图1  5G基站波束赋形示意图

5G基站波束赋形天线可根据实际情况生成不同形状的波束,满足不同的覆盖需求。例如可使用垂直面扩展的波束覆盖一座大厦的侧立面;使用水平扩展的波束覆盖一座公园;使用较窄的波束覆盖一个小型区域。

5G基站电磁辐射低

5G基站与传统基站在整个覆盖区域内发射信号有很大的不同,传统基站是全时段和全扇区覆盖,用户受到的电磁辐射与是否通话无关。而5G基站相较于传统基站,电磁辐射值更低。这是因为,在实际应用中,5G基站波束可分为广播信号波束和数据信号波束两种。

广播信号波束主要用来保持手机用户的在线状态,它按照特定的时间间隔对覆盖区域进行扫描,同一时刻只有一个波束在激活状态。因此用户接收的基站辐射与传统基站相比由于分时会大大降低。

数据信号波束是当手机用户有信息传输需求时,基站会另行发射一个波束宽度较窄的信号指向手机用户,用于终端与基站的数据通信。不在通信用户附近的其它手机用户受到的电磁辐射就会明显降低。

图2  传统基站和5G基站波束覆盖比较示意图

总体上看,5G基站的波束赋形技术通过广播信号波束分时扫描及数据信号波束的按需生成,从时间和空间的角度有效地减少了手机用户受到电磁辐射的强度。

5G手机通话辐射低

与基站相比,手机由于与人距离近,对人体电磁辐射更大。在5G系统中,波束赋形技术使收发天线增益提高,不但使基站发端能量集中于通信用户、提高通信质量,而且根据无线通信系统的链路平衡原理,手机只需较低的发射功率,便可以有效地实现通信,从而降低了人体受到手机的电磁辐射总量。

结论:5G通信系统绿色环保

通过分析及外场测试数据,可以发现5G的天线波束赋形技术可有效减少手机用户受到的电磁波辐射,可以说5G比4G及其它传统通信方式更绿色环保。


延伸阅读

   电离辐射和电磁辐射

一听辐射,人们马上色变,这与经常听到的核辐射有关。实际上辐射是一种能量(以波或粒子的型态)的传送方式,人们晒太阳就是主动接收太阳辐射。

辐射通常可以分为电离辐射和电磁辐射,核辐射属于电离辐射。受到电离辐射的生物会从其分子中分离出电子,导致其性质的改变,从而对生物造成伤害。根据量子力学原理,波长越短,电离辐射能力越强。只有高频率的紫外线、X 射线以及伽玛射线才能使生物体产生电离辐射。而电磁波由于波长较长,受到电磁辐射的物体不会产生电离辐射,因此,此辐射非彼辐射。


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