Характеристики электромагнитной обстановки, создаваемой излучениями абонентского оборудования сотовой (мобильной) связи ...4G/5G/6G в зданиях

Цель работы – обоснование методики оценки интенсивности электромагнитного фона, создаваемого множеством излучающих абонентских устройств мобильной связи в многоэтажных зданиях. Для известных эмпирических моделей распространения радиоволн в зданиях получены выражения для плотности распределения вероятности и математического ожидания плотности потока мощности электромагнитных полей, создаваемых внутри здания этими устройствами из различных областей внутреннего пространства здания: из ближней зоны с распространением радиоволн, аналогичным условиям свободного пространства; и из дальней зоны, для которой наряду с интенсивным затуханием радиоволн вследствие внутренних препятствий (стен, перекрытий и др.) в отдельных направлениях возможно и «квазиволноводное» распространение радиоволн вдоль коридоров и производственных помещений. Получены соотношения для средних уровней отдельных слагаемых электромагнитного фона, определяемых в виде скалярных сумм значений плотности потока мощности полей, создаваемых излучениями множеств источников как ближней зоны, так и дальней зоны в целом либо ее отдельных частей, характеризуемых различными условиями распространения радиоволн. Предложена методика оценки электромагнитного фона внутри здания сложной формы с аппроксимацией участков внутренней поверхности помещения, в котором располагается точка наблюдения, и внешней поверхности здания, во внутреннем пространстве которого случайно распределены источники излучений, соответствующими участками внутренних и внешних сферических поверхностей, стягивающими соответствующие телесные углы, в элементах пространства которых возможны различные пространственные плотности и мощности излучения источников и различные условия распространения радиоволн. Результаты могут быть использованы для анализа электромагнитной экологии помещений и электромагнитной безопасности населения при полномасштабном внедрении мобильной связи 4G/5G/6G, а также для анализа электромагнитной совместимости систем, использующих полосы частот мобильной связи на первичной и вторичной основе.

1. IMT Vision – Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond. Rec. ITU–R M.2083;2015:19.

2. Zhang Z., Xiao Y., Ma Z., Xiao M., Ding Z., Lei X., Karagiannidis G.K., Fan P. 6G Wireless Networks: Vision, Requirements, Architecture, and Key Technologies. IEEE VT Magazine, 2019;14(3):28-41.

3. Guidelines for evaluation of radio interface technologies for IMT–2020. Report ITU–R M.2412;2017:143.

4. Requirements for radio frequency electromagnetic radiation when exposed to humans. Sanitary norms and rules registered by Belarus Ministry of Health 05.03.2015; 23. (in Russ.)

5. Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans. SanPiN 1.2.3685–21, reg. by Russian Ministry of Justice 29.01.202; 62296. (in Russ.)

6. Mordachev V. Worst–Case Estimation of Electromagnetic Background Created by Cellular Mobile Stations Near Ground Surface. Proc. of the Int. Symp. “EMC Europe 2014”, Sweden, Sept. 1–4, 2014: 1275-1280.

7. Mordachev V. System-Level Estimation of Prevailing Levels of EM Fields of Mobile Phones Considering Near–Field Zone Limitations of Their Antennas. Proc. of the Int. Symp. “EMC Europe 2017”, Angers, France, Sept. 4–8, 2017; 6: 64.

8. Mordachev V. Restrictions on Wideband Systems of Mobile Communications of New Generations at Declared Expansion of Data Transfer Rates. Proc. of the Int. Symp. “EMC Europe 2018”, Amsterdam, The Netherlands, Aug. 27–30, 2018: 202–207.

9. Mordachev V. Estimation of Electromagnetic Background Intensity Created by Wireless Systems in Terms of the Prediction of Area Traffic Capacity. Proc. of the Int. Symp. “EMC Europe 2019”, Barcelona, Spain, Sept. 2–6, 2019: 82-87.

10. Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 300 MHz to 450 GHz. Rec. ITU–R P.1238–10; 2019: 26.

11. Rappaport T.S. [Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd ed.]. Prentice Hall, 2002: 710.

12. Akerberg D. Properties of a TDMA pico cellular office communication system. IEEE Globecom, Dec. 1988: 1343-1349.

13. ETSI TS 136 101 V14.3.0. LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E–UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception (3GPP TS 36.101 version 14.3.0 Release 14).

14. Mordachev V. [System ecology of cellular communications]. Minsk: BSU Publishers; 2009: 319. (in Russ.)

15. Grigoriev O.A., Zubarev Y.B. [Electromagnetic Environment Management: Balance between Public Health and New Communication Technology]. Vestnik Sviasy. 2020;(12):20-27. (in Russ.)

16. Nikitina V. [Trends in the Development of Modern Radio Technologies. The Problem of Providing Electromagnetic Safety of The Population]. Proc. of the Conf. “Actual Problems of Radiobiology and Hygiene of Non-Ionizing Radiation” (BioEMF-2019), Moscow, Russia, Nov. 12–13, 2019: 66-69. (in Russ.)