S^2: 【重磅】5G基站辐射变大了？

溯溪而上

提到辐射，不禁有人望而生畏，立刻联想到医院里X光室的警告：当心电离辐射！这不，前些日在成都某个小区部分业主认为运营商的手机基站有辐射，拒绝增设基站，甚至破坏基站的事件在网上炸开了锅，一时间各大媒体和公众号纷纷发表文章来科普辐射的概念。那么对于5G，由于基站发射功率的增大，是不是辐射就变大了？或者说对人体有害了呢？接下来，就请大家和小编一起从电磁辐射和3GPP射频指标的角度来详细探讨5G基站辐射问题。

1 辐射的概念

辐射可以分为两种：电离辐射和非电离辐射，如下图所示。

电离辐射是由于原子和分子的电离化产生的（比如α、β、γ射线，或者化学元素周期表中那些排在后面的不稳定的放射元素），这种辐射在超过一定剂量的情况下，会改变人体组织，确实是有危险的，也就是致癌的。

而非电离辐射则包括了我们日常生活所能接触到的无线电波，微波和可见光等的辐射，这些辐射能量水平是对人体无害的。因为相比之下最大的辐射源就是太阳，有数据显示太阳对地球表面的辐射功率能超过1000瓦/平方米，而我国现行的对于移动通信基站的电磁辐射要求则是0.4瓦/平方米，虽然不是要求太阳的，但是太阳也表示微微一笑。

实际上，根据有关4G移动通信的辐射测试数据显示，在距离基站50m处，基站的辐射量为0.0041瓦/平方米，远远小于0.4瓦/平方米的法规要求。

看到这里，估计大家对基站的辐射问题已经不再担心，但是有人不禁会想，既然移动通信的这点电磁辐射和太阳相比基本可以忽略，我们为何不增大5G宏基站发射功率，让电磁波能够连续穿墙，实现小区的深度覆盖，解决地下室和隧道等地方信号弱的问题，真正实现全世界无死角呢。下面我们就来详细讨论一下5G基站发射功率。

2 5G基站发射功率

5G基站发射总功率因为带宽的增加确实是增大了，但是增大的功率是有限的。一是受限于基站的功耗，而功耗翻译过来就是电费，有数据显示5G基站的功耗将是4G基站的4倍以上。基站功率有限的增大以及大规模天线技术的采用，其中一个主要目的是为了对抗5G的主流频段3.5GHz的高路径损耗，保障其覆盖能力不低于4G。这里我们假设5G基站的发射功率为200瓦，天线增益为29dBi，详细的链路计算如图1所示。经过计算在距离天线35m的球面位置上，接收到的功率水平为0.0009瓦/平方米。由此可见，5G基站增大的功率和天线增益消耗在了高路径损耗上，实际用户接收到的功率，也就是我们前文一直在说的辐射与4G相比则是在一个量级上。

图1 基站辐射链路计算

二是受限于法规要求，这里说的法规不仅是指基站对人的辐射要求（这个辐射指基站发射的有用信号功率），也包括了基站之间、基站和其他系统之间的辐射要求（这个辐射指有用信号泄漏到其他频率上的功率），也就是发射区域外的辐射要求。下面我们就来详细解读一下后者，即3GPP 38.104协议规定的基站的辐射要求。

3 5G基站辐射

基站辐射要求(Unwanted emission)主要包括三个部分：频谱模板(Operating band unwanted emission, OBUE)、邻道泄漏抑制比(ACLR)和杂散(Spurious emission, SE)。

频谱模板、ACLR和杂散的作用区域如下图所示。

图2 3GPP Band n78 (3.5GHz) 辐射要求示意图

从图中可以看到，Band n78的频谱模板要求作用于靠近发射信道的区域附近，起始于带外下边界-40MHz，终止于带外上边界+40MHz，主要用来约束由于信号调制和PA非线性所产生的非线性产物。Band n78频谱模板的具体指标要求如下图所示。

图3 3GPP Band n78 辐射指标

杂散与频谱模板相接应，作用于频谱模板以外的区域，用来约束各类非理想效应产物，包括谐波和互调分量。Band n78的杂散要求如下表所示。

表1 Band n78杂散要求 (Category B)

ACLR是指发射有用信号的信道的平均功率与相邻信道上辐射的平均功率的比值，其应用区域和频谱模板的区域是重叠的，或者说包含在频谱模板的区域内，主要作用是评估本运营商系统对相邻信道的异运营商的共存影响，在标准中规定低频段(<6GHz)基站的ACLR指标是45dBc，这个要求比经过换算的频谱模板要求严格。

根据以上3GPP基站辐射要求，我们发现在低频段(<6GHz)，NR的辐射指标基本上重用了LTE的辐射指标，小编猜测这也是NR实际的功率谱密度（总的平均功率/占用的频率资源）和LTE一样，甚至会比LTE小的一个原因。

总结

移动通信基站的辐射水平不仅要满足基站对人的辐射要求，同时也要满足3GPP规定的全球通用的基站对邻系统或其他系统的辐射要求。我们首先澄清了基站辐射与电离辐射的本质区别，定性的说明了基站辐射是无害的；然后通过链路计算，定量的给出了5G基站对人的辐射水平；最后详细解读了3GPP对于5G基站辐射的射频指标要求。通过以上的分析，5G基站对人的辐射与4G基站在一个量级上，射频指标要求基本与4G是相同的，同时基站设备在商用和入网前，都要经过针对这些要求的严格测试。所以大家完全不用担心移动通信基站的辐射问题了。