Um verbesserte Mobilfunkdienste anbieten zu können, wird erwartet, dass das 5G-System seine Netzinfrastruktur weiter verdichtet und den Einsatz massiver Antennengruppen, die energiereiche Strahlen im Millimeterwellenspektrum aussenden, verstärkt. Diese radikal neuen Funktionen werden sich erheblich auf die EMF-Exposition in den 5G-Netzen auswirken. In diesem Beitrag wird die EMF-Exposition für 5G-Mobilfunknetze in einer dichten städtischen Umgebung mithilfe eines Raytracing-Ansatzes für den Uplink (UL) und den Downlink (DL) untersucht. Für die 5G-Basisstation wird eine massive Multi-Input-Multi-Output-Antenne mit Multiuser-Beamforming-Fähigkeit berücksichtigt. Für DL wird die MRT-Technik (Maximum Rate Transmission) verwendet, um die Strahlen auf alle aktiven Nutzer zu richten, und die Gesamtleistungsdichte (PD) wird verwendet, um das EMF-Expositionsniveau zu bewerten. Andererseits wird die EMF-Belastung durch UL anhand der elektrischen Feldstärke und der spezifischen Absorptionsrate (SAR) untersucht. Der vorgeschlagene, auf Raytracing basierende EMF-Bewertungsrahmen nutzt detaillierte Informationen der Szenarien, einschließlich der 3D-Gebäudegeometrie, der EM-Eigenschaften, der Mehrwegeausbreitung, der Nutzerstandorte und der Strahlungsmuster, um die räumlichen Schwankungen der EMF effektiv zu bewerten. Nach diesem Bewertungsverfahren werden die Auswirkungen verschiedener Nutzerdichten und -verteilungen in Bezug auf PD und SAR analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass für DL die Spitzen-PD von 6,65 auf 24,92 dBm/m2 ansteigt, wenn die Anzahl der aktiven Nutzer in dem Gebiet von einem einzigen Nutzer auf 100 % ansteigt. Im ungünstigsten Fall erreicht die PD-Exposition 62 % des ICNIRP-Grenzwertes. Die Sättigung der räumlichen EMF-Verteilung tritt ein, wenn die Anzahl der aktiven DL-Strahlen über 25 % liegt. Bei UL kann das durchschnittliche E-Feld im Umkreis von 5 m um den Standort des Nutzers von 2,40 auf 3,98 V/m ansteigen. (Anstieg um 66 %), wenn die Zahl der aktiven Nutzer in dem Gebiet von 25 % auf 100 % steigt. Wenn 100 % der Nutzer aktiv senden, besteht außerdem nur eine 10 %ige Wahrscheinlichkeit, dass die SAR 0,06 W/kg (oder 3 % des ICNIRP-Grenzwerts) überschreitet.
Salem, Mohammed Ahmed, et al. "Investigation of EMF exposure level for uplink and downlink of 5G network using ray tracing approach." International Journal of Technology 13.6 (2022): 1298-1307.
