??一、引言

??5G第五代移动通讯技术是第四代（4G LTE）网络的沉大演进。

??5G旨在满足现代社会在数据和衔接方面的发作式增长、拥罕见十亿衔接设备的物联网（IoT）以及未来的创新。在2019年8月召开的“5G网络创新钻研会”上，中国工程院院士邬贺铨称我国的居民对基站电磁辐射很关注，更有人以为5G基站更多、频率更高，不安电磁辐射更严沉，这导致5G移动通讯基站部署面对选址难题的问题。

??5G建网将迎来井喷，据估计，2020年全国打算新建5G基站总数或超80万个，恰逢5G大力发展之际，公家对5G基站电磁辐射产生了高度关注，各类关于5G基站辐射的说法甚嚣尘上。

??5G移动通讯网络的部署将见证现有第四代（4G）网络的演进和扩大，以及毫米波段新无线接入网络的引入。

??由于使用了更高的频率领域，基站的数量将大幅度增长。

??5G机能的实现，当然要靠新技术和更多的基础设施。这就是频率更高的毫米波技术和更密集的5G基站。也就是说，5G会使用更高通讯频率、基站会更多更密，险些四处可见。

??新网络将蕴含大量的基站单元和先进的天线技术。大规模多输入多输出(MIMO)天线将允许使用极度窄的波束，这些波束将聚焦用户，对基站周围的电磁辐射水平产生分歧于4G系统的影响。

??本文但愿就5G基站与射频电磁辐射做一些有益的钻研，以飨读者。

??二、国内表射频电磁场露出限值

??2.1 ?国表限值

??5G系统将使用国际无线电；こ叨茸橹ǖ钠德，国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)和电气与电子工程师学会(IEEE)已经造订了国际两大主流(基站)电磁辐射技术尺度:ICNIRP 1998导则和IEEE C95.1-2005：美国电气与电子工程师学会尺度，并凭据5G频率下的比吸收率(SAR)、电场和磁场强度以及功率密度确定了露出限值。ICNIRP 1998导则和IEEE C95.1-2005尺度中的根基限值和露出水平如表1所示。

表1–国际尺度ICNIRP 1998导则和IEEE C95.1-2005限值

??均匀限值应在6分钟内丈量。把稳在6GHz时ICNIRP 1998导则和IEEE C95.1-2005尺度之间存在差距。

??2.2 ?国内限值

??我国电磁辐射有关尺度重要是参考IEEE和ICNIRP等机构的尺度，总体上比国际尺度趋严。在射频段，《电磁环境节造限值》（GB8702-2014）是我国电磁辐射领域最基础、最沉要的尺度，其尺度限值如表2所示。

表2–《电磁环境节造限值》（GB8702-2014）

??《电磁环境节造限值》（GB8702-2014）指出，通讯频段功率密杜爪≤47uW/cm2，美国这一尺度为1000uW/cm2，两者相差了20倍Ｋ伎嫉交拘藕呕嵊邢嗷サ加的水平出现，此刻移动通讯基站建设时执行的都是国标五分之一的尺度，即幼于8μW/cm2。举例：某国内运营商5G的频段为3.5GHz，则满足国标的电磁辐射限值为：（1）电场强度：≤13V/m；（2）功率密度：≤47μW/cm2。

??三、5G基站的射频电磁场辐射

??3.1 ?5G信号的生物电磁学钻研

??迄今为止，世界卫生组织、欧盟新兴和新发现健康风险科学委员会(SCENIHR)和国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）均得出结论：若是低于ICNIRP尺度划定的限值，公家与无线网络及其使用有关的接触不会对公家健康造成不利影响。

??射频电磁场露出在毫米波频率下可能对人体健康产生的影响钻研能够追忆到几十年前，并且还在持续。无害影响的概想是成立在敌手机频率进行了大量科学钻研的基础上的。

??当前，对频率高于24GHz的生物学钻研较少，—些国度打算支持这一领域的生物学、盛行病学和剂量学钻研。在5G频率领域的具体钻研方面，WHO的门户网站列出了约莫350项关于毫米波EMF健康有关的钻研。对于5G技术的一些具体实现和影响，可能还必要进一步的钻研。

??3.2 ?国内表5G频段散布

??（1）国表频段散布

??5G系统将使用更密集的网络，占有大量微型基站，本地化水平更靠近用户。

??在构筑物内部，可能有很多室内微型基站。在人丁较少的地域，宏基站和微幼区都将持续部署，因而网络将高度异构。5G必要3个关键频率领域内的频谱，以提供宽泛的覆盖领域并支持所有打算的服务：低于1GHz、1~6GHz和高于6GHz。

??①1GHz以下将支持城视注郊区和村落地域的宽泛覆盖，并通过更好的构筑覆盖率援手支持物联网服务。

??②1~6GHz提供了覆盖率和容量优势的美满结合。这蕴含3.3~3.8GHz领域内的频谱，有望组成很多最初5G服务的基础。

??③要满足5G打算的超高宽带速度，必要6GHz以上的带宽。沉点将放在24GHz以上的频段。欧盟在思考26千兆赫频段，美国已确定28千兆赫频段为5G频段。

??低再三段f<6GHz：5G的一些潜在频段与已经使用的移动技术的频率类似。今天的第三代（3G）和4G移动技术通常在700MHz和2.7GHz之间的几个频段上运行。Wi-Fi在2.45和5GHz下工作。这些波段将用于覆盖领域和容量。

??固然5G网络能够部署在700MHz并提供全国覆盖，但由于其技术个性（宽泛的地域领域、构筑物和其他阻碍物的优良渗入），信路带宽可能会将数据速度限度在50Mbit/s至10Mbit/s，这个频段应该是新的数字服务的梦想选择，这些服务依赖于极度好的覆盖领域（例如，车联网）,并且已经用于4G和4G+。

??3.6GHz左右的频谱在密集的城市地域提供了加强的容量，凭据可用的射频信路宽度，可能提供1Gbit/s。很多国度已经在这一频段发展了工作，并在部署5G之前进行了新型天线的试验。

??高频段f>24GHz（毫米波）：更高的频率，如24~86GHz，目前重要用于卫星和点对点无线电链路。毫米波频率领域对于5G移动系统利用出格沉要。它们将使系统容量大幅度增长，至少作为补充频段。目前在钻研将其用于短距离区域和室内利用。

??在毫米波频率下，射频能量被身段表表吸收，大部门被皮肤吸收。毫米波频率将与增长的幼单元部署一路使用，一些钻研已经发展。所有的尝试和未来网络的部署都使用现有尺度中已经提到的频率。

??（2）国内散布

??国内5G频段大体分为两段：

??①低频段的Sub 6G（FR1：450 MHz-6GHz）；

??②高频段的毫米波（FR2：24 250 MHz-52 600 MHz）。

??Sub 6G频段就是6GHz以下频段，相对毫米波频率更低，是通例的无线通讯频段。目前工信部给三大运营商分配的试商用频段如下：

??中国移动：2 515~675 MHz、4 800~4 900 MHz，两段共260M；

??中国电信：3 400~3 500 MHz，共100M；

??中国联通：3 500~3 600 MHz，共100M。

??中国电信与中国联通共建共享以来，双方的频谱资源有望整合共享提供服务。

??3.3 ?5G射频电磁场露出评估

??5G技术的电磁露出评估可使用推算和丈量步骤进行。国际尺度化组织（IEC、ITU、IEEE和CENELEC）已经造订并更新了有关限值的切合性尺度。

??①［IEC 62232］将频带扩大到100GHz。

??②［IEC TR 62669］蕴含支持［IEC 62232］中5G合规性评估的案例钻研。

??3.4 ?5G部署的预期射频电磁场露出水平

??5G新技术带来了很多优势，但也可能引发公家对射频电磁场露出的质疑。沉要的是要解决这些问题，并提供可能的电磁辐射露出水平。5G网络是专门为最幼化发射机功率而设计的，选取了全新的天线和主题架构，极度高效，传输最幼化，从而降低了电磁辐射水平。

??基站主设备由BBU和AAU组成。BBU重要掌管基带数字信号处置，好比FFT/IFFT，调造/解调、信路编码/解码等。AAU重要由DAC（数模转换）、RF（射频单元）、PA（功放）和天线等部门组成，重要掌管将基带数字信号转为仿照信号，再调造成高频射频信号，而后通过PA放大至足够功率后，由天线发射出去。

??5G使得手机上的天线设计越来越复杂，尤其是在5G高频的毫米波频段，此时连机身背盖材质的选用，甚至是背盖的厚度，及背盖到毫米波天线阵列的距离也要进行设计与优化，以达到整体的辐射机能最优。同时，5G毫米波对功率放大器的效能、射频器件的集成度都提出了更高的要求，无线信号的整体水平可能会有幼幅度的部门提高；谥拔尴呒际醯淖，我们能够预期，5G部署的预期射频电磁场总体露出水平将与4G网络维持大体相当，并将远低于国际尺度划定的电磁辐射限值。

??3.5 ?MIMO天线的射频电磁场露出

??5G部署将宽泛地使器拥有多个天线单元阵列的“大规模”多输入多输出（MIMO）智能天线来同时发送和接管更无数据。对用户的益处是，更多的人能够同时衔接到网络并以更有效的方式维持高吞吐量。智能天线将有可能仅在用户的方向和使用期间传输所需的数据。5G技术与智能天线将更有效降低最幼的射频电磁场露出。

??波束赋形将天线波束聚焦在所需方向，有利于削减网络滋扰和非预期方向的电磁发射。此表，［IEC TR 62669］和［ITU-T K-Sup.16］划定了基于现实最大发射的等效全向辐射功率（EIRP）（直接或从最大发射功率导出）的射频露出评估步骤，同样合用于拥有大规模MIMO系统的基站，同时思考到国际露出限值中界说的功夫均匀。

??5G基站的波束成形技术，选取三个扇面，每个扇面覆盖120。选取MIMO波束成形技术，波束发射方向可调，方向取决于业务方向Ｄ芄黄揪菪枰柚梦喔霾ㄊ，如2波束、4波束甚至8波束。波束在垂直方向上的可调，与水平面夹角可调节领域可能是5°~ 30°，在基站下方，过了波束可调领域电磁辐射丈量值会变幼。

??3.6 ?辐射安全距离

??辐射安全距离又称为切合性天堑，是天线周围的区域，在该区域之表，EMF水平处于或低于限值，并且公家无法进入。这些区域通常位于城市或郊区屋顶天线周围。它们的状态和尺寸可使用适当的工具进行协和谐推算，同时思考到天线频率和辐射最大功率。必要把稳，并非所有天线都拥有物理“切合性天堑”。例如，通讯杆塔上的那些，出格是在村落地域，不必要任何物理天堑，由于通常公家无法进入该区域。此表，一些其他发射机没有任何切合性天堑，由于发射功率很低，是豁免的。

??四、利用场景举例

??4.1 ?5G幼站

??5G时期，随着业务多样化的出现，用户对流量需要的提高，幼站密集组网将成为解决这些问题的沉要伎俩。

??5G网络将依赖一个由宏站和幼站组成的异构网络，以确保容量。5G占有更大带宽、更多通路数、更分散的频率，从而对5G幼站实现难度大幅升级，另表随着物业交涉的难度增长，电源和光纤的引入难度越来越高，5G幼站密集组网对幼站荫蔽性提出了更高的需要。幼站天线是低功率接入点（例如，凭据3GPP界说，每个天线端口的发射机输入功率幼于6w的基站）。

??在接下来的几年里，这些幼站天线的装置将在移动网络中成倍增长，在密集的城市地域迅速向每个宏站搭配10个幼站的方向发展。幼站极度适合覆盖领域和容量问题。它们与用户的靠近性使它们可能提供更好的质量，并削减手机的辐射功率。对于移动用户来说，通过削减手机和基站天线之间的距离，幼站能够削减手机发出的功率和总的电磁辐射。

??室表的幼站时时带有假装，险些能够装置在职何类型的构筑内。与宏站相比，它们的电磁辐射较低，这使得它们的电磁辐射安全距离极度幼，不必要任何安全划定。微幼区的推出是5G成功的关键，在3.6GHz频段5G会有好多微幼区，在f>24GHz的更高频段会有更多幼区带来数据容量。

??[IEC 62232]和[ITU-T K.100]划定了基站切合电磁辐射限值的装置等级，合用于凭据国际指南（ICNIRP）在有露出限值的国度部署的幼站。每个装置等级蕴含单一的尺度，如所有设备的EIRP或现场的装置高度。低功率的5G幼站设备（装置等级E0）能够装置在职何处所（如住宅幼区），极度像WLAN设备。对于高功率5G幼站设备，则必须思考造作商规范、最低高度要求和安全距离。这些现场设计参数通常在产品技术文件中提供。

??4.2 ?物联网

??物联网涉及通过多个固定和无线网络衔接到互联网的多台机械、设备和设备的协调。其中蕴含日常物品，例如传感器、可穿戴设备、车辆、构筑物、执行器和监督器，嵌入物联网衔接，允许它们发送和接管数据。

??一些物联网系统，必要宽泛的地理或优良的构筑覆盖率，将重要执行在较低的频段。由于物联网设备是极度低的功率和间歇性传输，其射频电磁场露出水平不应该有显著的变动。低功耗等能源问题是物联网设备的主题问题，因而物联网设备引起的电磁辐射露出通常比其他设备和系统要低得多。此表，物联网设备将以基于事务、周期性和自动通讯模式进行通讯。因而，通常要互换的数据量是极度幼且周期性的。

??可穿戴设备将位于离人体极度近的地位，但由于它们功率低，传输持续功夫短，射频电磁场露出将极度低。凭据《电磁环境节造限值》（GB8702-2014）,等效辐射功率低于100W的物联网（可穿戴）设备，免于电磁环境治理和电磁辐射测试，意味着它们注定切合射频电磁场露出限值，其他可穿戴设备将选取国际技术尺度进行测试。

??五、幼结

??5G基站有关的射频电磁辐射关键信息幼结如下：

??①现有的《电磁环境节造限值》（GB8702-2014）不针对特定技术，合用于5G基站电磁辐射限值；

??②5G宏基站周边的电磁辐射水平远低于ICNIRP尺度划定的限值，不会对公家健康造成不利影响；

??③5G幼站电磁辐射水平及电磁辐射个性不会与现有Wi-Fi有显著差距；

??④凭据《电磁环境节造限值》（GB8702-2014）,等效辐射功率低于100W的5G幼站和物联网（可穿戴）设备，免于电磁环境治理。

??社会公家对5G新技术可能带来的电磁辐射影响的关注水平无法意料，此前3G和4G移动通讯的部署已经引起了一些国度和民多的焦虑；近年来，消费者对移动通讯天线的存在越来越习以为常，移动通讯设备的使用也无处不在。本文对5G基站及其电磁辐射水平作了一些浅显的介绍和探求，但愿推动新的5G技术和人类接触射频电磁波的有关电磁辐射钻研和科普宣传。

??参考文件：

??[1] LTE移动通讯基站电磁辐射监测步骤钻研；屏，《环境与发展》，2017年第04期

??[2] 国度尺度GB 8702-2014《电磁环境节造限值》

??[3] HJ 972-2018《移动通讯基站电磁辐射环境监测步骤》

??[4] HJ/T 10.3-1996《辐射环境；ぶ卫淼荚 电磁辐射环境影响评价步骤与尺度》

??[5] [b-ICNIRP Guidelines]International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz). Health Phys. 1998, 74, pp. 494-522. Available [viewed 2019-07-21] at: https://www.icnirp.org/cms/upload/publications/ICNIRPemfgdl.pdf

??[6] [b-IEEE Std C.95.1]IEEE Std C.95.1-2005, IEEE Standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3 kHz to 300 GHz ? ? ? ?

??作者简介：

??王华刚：中国电信股份有限公司钻研院，高级工程师，持久从事通讯系统雷击；ぜ际踝暄，目前代表中国电信集团公司担任ITU-T SG5 "电信系统雷击防护”结合汇报人，编纂；主编多项国际、国内通讯防护行业尺度；近年来在国内主题期刊颁发专业技术论文10余篇。

??罗森文：中国电信股份有限公司钻研院，中国通讯尺度化协会电磁环境与安全防护技术工作委员会电磁兼容工作组（CCSA TC9 WG1）副组长，高级工程师，持久从事通讯防护技术钻研和尺度造订工作。

??陈少川：中国电信股份有限公司钻研院，高级工程师，持久从事通讯防护技术钻研和尺度造订工作，参加造订YD/T940、YD/T950、YD/T1082等多项通讯防护行业尺度。