:: Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na ludzi i środowisko w sieciach komórkowych ::
Źródła pola elektromagnetycznego w systemach telefonii komórkowej oraz wybrane aspekty transmisji radiowej
Moce sygnałów radiowych nadawanych w telefonii komórkowej

Ważnym parametrem charakteryzującym każdą stację bazową oraz terminal ruchomy jest maksymalna moc ich nadajników dla poszczególnych klas urządzeń, która została określona w specyfikacjach systemów GSM i UMTS. Klasy mocy układów nadawczych stacji bazowych zostały przedstawione w tabeli 2.2. W przypadku stacji bazowych systemu GSM 900 określono osiem klas z maksymalnymi wartościami mocy doprowadzonej do elementu sprzęgającego. Skok pomiędzy kolejnymi klasami mocy wynosi 3 dB, czyli wartość maksymalnej mocy dla każdej klasy zmniejsza się dwukrotnie przy kolejnym wzroście numeru klasy.

Dla systemu GSM 1800 oraz GSM 1900 przygotowano w standardzie 4 zakresy z mniejszymi maksymalnymi mocami w porównaniu z systemem GSM 900. Ostateczny wybór klasy mocy stacji bazowej w systemie GSM zależy m.in. od rozmiaru komórki oraz generowanego w niej ruchu. Aktualnie najczęściej stosowane są stacje bazowe klasy 5 i wyższej ze względu na gęstą strukturę rozmieszczenia stacji bazowych spowodowaną głównie dużym natężeniem ruchu. W standardzie GSM wprowadzono także klasy mocy dla stacji pokrywających ograniczony obszar terenu – mikrokomórek i pikokomórek, które wymieniono w tabeli 2.3. Przedstawione w niej klasy mocy dla poszczególnych typów stacji bazowych, z maksymalnymi poziomami mocy dla jednego sygnału nośnego na konektorze anteny, po przeliczaniu strat na poszczególnych elementach transmisyjnych [Źródło].

Tabela 2.4 - Klasy mocy układów nadawczych stacji bazowych w systemie GSM [Źródło]
GSM 900 GSM 1800 i GSM 1900
Klasa mocy nadajnika Maksymalna wartość mocy sygnału Klasa mocy nadajnika Maksymalna wartość mocy sygnału
1 320 - (< 640) W 1 20 - (< 40) W
2 160 - (< 320) W 2 10 - (< 20) W
3 80 - (< 160) W 3 5 - (< 10) W
4 40 - (< 80) W 4 2,5 - (< 5) W
5 20 - (< 40) W    
6 10 - (< 20) W    
7 5 - (< 10) W    
8 2,5 - (< 5) W    

W systemach trzeciej generacji – UMTS nie ma określonych klas mocy stacji nodeB. Najczęściej wartości mocy nadajnika stacji bazowej wahają się w przedziale 10 – 40 W (poziom mocy sygnału: 40 – 46 dBm).

Tabela 2.5 - Klasy mocy stacji bazowych w systemie GSM dla mikrokomórek i pikokomórek [Źródło]
GSM 900 GSM 1800
Klasa mocy nadajnika Maksymalna wartość poziomu sygnału Klasa mocy nadajnika Maksymalna wartość poziomu sygnału
Mikrokomórki   Mikrokomórki  
M1 (> 19) - 24 dBm  M1 (> 27) - 32 dBm 
M2 (> 14) - 19 dBm  M2 (> 22) - 27 dBm 
M3 (> 9) - 14 dBm  M3 (> 17) - 22 dBm 
Pikokomórki   Pikokomórki  
P1 (> 13) - 20 dBm  P1 (> 16) - 23 dBm 

W specyfikacji standardu GSM znajdują się także klasy mocy dla terminali ruchomych, które przedstawiono w tabelach 2.4 i 2.5. W zależności od stosowanego rodzaju modulacji określono maksymalne wartości mocy emitowanej przez anteny. Typowe telefony komórkowe systemu drugiej generacji, to urządzenia klasy 4 dla systemu GSM 900 i klasy 1 dla systemu GSM 1800. Maksymalna wartość mocy przy wykorzystaniu modulacji 8 PSK (transmisja EDGE), jest równa lub mniejsza mocy przy wykorzystaniu modulacji GMSK, dla tego samego terminala ruchomego i tego samego pasma częstotliwości.

Tabela 2.6 - Klasy mocy terminali ruchomych przy transmisji danych z modulacją GSMK w systemie GSM [Źródło]
Klasa mocy nadajnika GSM 900 GSM 1800 GSM 1800
1 - - - - - - 1 W (30 dBm) 1 W (30 dBm)
2 8 W (39 dBm) 0,25 W (24 dBm) 0,25 W (24 dBm)
3 5 W (37 dBm) 4 W (36 dBm) 2 W (33 dBm)
4 2 W (33 dBm)    
5 0,8 W (29 dBm)    
Tabela 2.7 - Klasy mocy terminali ruchomych przy transmisji danych z modulacją 8-PSK w systemie GSM [Źródło]
Klasa mocy nadajnika GSM 900 GSM 1800 / GSM 1900
E1 33 dBm 30 dBm
E2 27 dBm 26 dBm
E3 23 dBm 22 dBm

W systemach trzeciej generacji – UMTS określono cztery klasy mocy terminali ruchomych, które przedstawiono w tabeli 2.6. Telefony komórkowe tego systemu posiadają najczęściej nadajniki klasy mocy 3 i 4, także te oferujące transmisję danych HSPA [Źródło].

Tabela 2.8 - Klasy mocy terminali ruchomych dla terminali ruchomej w systemie UMTS [Źródło]
Klasa mocy nadajnika Maksymalna wartość mocy sygnału
1 2 W (33 dBm)
2 0,5 W (27 dBm)
3 0,25 W (24 dBm)
4 0,125 W (21 dBm)

W przypadku systemu GSM, z powodu impulsowego charakteru pracy nadajników i okresów ochronnych na początku i końcu szczeliny trwających po 28 µs, wartość średnia mocy sygnałów emitowanych przez anteny jest dużo mniejsza od wartości maksymalnej (rys. 1.3). Dla porównania w przypadku systemu UMTS ze względu na transmisję ciągłą, różnica pomiędzy wartością maksymalna i średnią mocy jest dużo mniejsza.

Przy tworzeniu raportów o oddziaływaniu stacji bazowej na środowisko stosuje się oprócz wartości mocy doprowadzonej do zacisków wejściowych anteny, wyliczonej na podstawie moc nadajników oraz strat w fiderach i innych elementach, moc EIRP (ang. Effective Isotropical Radiated Power), czyli tzw. moc zastępczą promieniowaną izotropowo z anteny. Przykładowo dla anteny sektorowej z doprowadzoną do jej zacisków wejściowych mocą o wartości 67 W (48,2 dBm) i zysku energetycznego 17 dBi, moc EIRP wynosi 65,2 dBm (3,3 kW). Dla porównania dla anteny radioliniowej o mocy doprowadzonej do jej zacisków wejściowych 0,056 W (17,5 dBm) i zysku energetycznego 49,9 dBi, moc EIRP wynosi minimalnie więcej, bo 67,4 dBm (5,5 kW), pomimo wielokrotnie mniejszej mocy doprowadzonej do anteny niż w przypadku anteny sektorowej.

© 2009 Krzysztof Niemczyk