Vielen Dank, das macht es für mich nachvollziehbarer. Die Immissionsspitzen können also durchaus ein Stück über dem veröffentlichten Effektivwert liegen.

Sie können nicht nur, sie dürfen auch.

Daraus ergeben sich für mich zwei Anschluss-Fragen:

1. Gibt es bei 5G einen definierten Faktor, mit dem man vom gemessenen Effektivwert auf die maximalen Immisionspitzen schließen kann ? Bzgl. LTE findet man ja im Netz Angaben von 10-13dB Crest-Faktor, also dem 10-20 fachen des Effektivwertes. Liegen wir hier in einer ähnlichen Größenordnung?

Ehrlich gesagt habe ich keine Ahnung, ob der Crest-Faktor von LTE auch für 5G gilt. Da bei adaptiven Antennen, ich gehe davon aus Sie wissen was das ist, zusätzlich zur zeitlichen Schwankung der Immission noch wegen Beamforming die räumliche in deutlichem Ausmaß hinzukommt, vermute ich bei 5G einen noch höheren Crest-Faktor als bei 4G oder eine stärkere Schwankung des Crest-Faktors. Konkret berechnen wird sich das nicht lassen, da die Immission wegen Beamforming zufallsbedingt ist. Schlaue Köpfe in der Schweiz haben aber mit Wahrscheinlichkeitsberechnungen Faktoren ermittelt, um die Mobilfunknetzbetreiber die Sendeleistung ihrer adaptiven Antennen (in Bezug auf nicht-adaptive Antennen) anheben dürfen, ohne dass über die Zeit gemittelt Grenzwerte (in der Schweiz die Anlagegrenzwerte) überschritten werden. Diese Faktoren hängen von der Bauart adaptiver Antennen ab (Stärke des Beamformings) und reichen von 0 dB (herkömmliche Antennen mit 1 bis 7 Elementarantennen) bis 10 dB für adaptive Antennen mit 64 oder mehr Elementarantennen.

2. Die üblichen Sendeleistungen der 5G-Anlagen werden im ANFR-Bericht bei 160 bzw. 200 Watt angesetzt. Sind dies die maximal möglichen Spitzen in der Sendeleistung oder ist auch dies als gemittelter Wert zu verstehen?

Darüber habe ich nie nachgedacht, Leistungsangaben sind üblicherweise aber Effektivwerte. Allerdings wird zuweilen nicht zwischen Sendeleistung und Strahlungsleistung differenziert, beide Begriffe sind nicht synonym.

Oder anders gefragt: Können diese Antennen an einem Messpunkt physikalisch gesehen überhaupt (kurzzeitig) höhere Leistungsflussdichten als 200W/m2 erzeugen?

Sie machen doch nicht etwa aus 200 W Sendeleistung 200 W/m² Leistungsflussdichte?! Oder wie kommen Sie ausgerechnet auf 200 W/m²? Um auf die Strahlungsleistung einer Antenne zu kommen, müssen Sie einerseits Kabeldämpfungen berücksichtigen und andererseits den Gewinn einer Richtantenne z.B. Faktor 50 (17 dB) mit der eingespeisten Sendeleistung multiplizieren. Bei konstanter Sendeleistung steigt die Leistungsflußdichte im Freifeld quadratisch mit der Annäherung an die Antenne, also z.B. Halbieren des Abstands führt zu 4-facher Leistungsflußdichte. Mehr als 200 W/m² sollten also aus meiner Sicht durchaus drin sein, nicht nur kurzfristig, Sie müssen sich dazu einer Antenne nur genug nähern und nicht davor zurückschrecken, den Sicherheitsabstand zu unterschreiten .

Mehr als 10 W/m² (gemittelt über 6 Minuten) sind bei Frequenzen >2 GHz für Privatpersonen nicht zulässig, wer im Beruf befeldet wird muss 50 W/m² aushalten. Kurzfristig darf in Deutschland gemäß 26. BImSchV die Leistungsflussdichte auf 320 W/m² ansteigen, solange gewährleistet ist, dass im selben 6-Minuten-Intervall der Grenzwert 10 W/m² nicht überschritten wird.

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Jedes komplexe Problem hat eine Lösung, die einfach, naheliegend, plausibel – und falsch ist.
– Frei nach Henry Louis Mencken (1880–1956) –

1. Gibt es bei 5G einen definierten Faktor, mit dem man vom gemessenen Effektivwert auf die maximalen Immisionspitzen schließen kann ? Bzgl. LTE findet man ja im Netz Angaben von 10-13dB Crest-Faktor, also dem 10-20 fachen des Effektivwertes. Liegen wir hier in einer ähnlichen Größenordnung?

So einfach ist das Ganze nicht. Der Crest-Faktor hat hier nicht notwendigerweise mit der Anlagenauslastung oder irgendwelchen Pausen zwischen Übermittlungsphasen zu tun zu tun. Hier ist einfach gemeint, wieweit ein fluktuierendes Informationsübertragendes Signal aufgrund der Modulierung (z.B. QAM + OFDM) von seinem Leistungs-bewerteten Mittelwert nach oben abweicht. Im Falle eines Crest-Faktors von 10dB liegt der kurzzeitige Spitzenwert der Leistung 10fach über dem Mittelwert, (die Feldstärke nur einen Faktor 3,3). Dieser Mittelwert muss dabei nicht notwendigerweise über sechs Minuten gemittelt sein, das hat mit der Grenzwertgeschichte nicht viel zu tun. Man kann sich das wie ein Rauschen vorstellen. Hier gibt es eben kurzzeitige Signale oberhalb und unterhalb des Mittelwertes.

Wenn Sie jetzt an irgendeiner Stelle eine Effektivleistungsdichte messen, dann fehlt Ihnen die Information, wie stark die Sendeanlage ausgelastet ist. Für 2G-4G gibt es Verfahren zur Extraktion dieser unbekannten Größe. Damit kann dann auf maximale Anlagenauslastung hochgerechnet werden. Hierfür sind aber häufig Code-selektive Messverfahren notwendig. Für 5G befinden sich solche Verfahren in der Entwicklung.

Übrigens: die Grenzwerte der 26. BImSchV sind bei maximaler Anlagenauslastung einzuhalten (Dies ergibt sich aus den Eigenschaften der verbauten Anlage). Unter anderem aus diesem Grund liegen die tasächlichen Immissionen in der Realität deutlich unterhalb der Grenzwerte.

2. Die üblichen Sendeleistungen der 5G-Anlagen werden im ANFR-Bericht bei 160 bzw. 200 Watt angesetzt. Sind dies die maximal möglichen Spitzen in der Sendeleistung oder ist auch dies als gemittelter Wert zu verstehen ? Oder anders gefragt: Können diese Antennen an einem Messpunkt physikalisch gesehen überhaupt (kurzzeitig) höhere Leistungsflussdichten als 200W/m2 erzeugen ?

Hier muss die Richtwirkung berücksichtigt werden. Die in den Datenblättern der BNetzA angegebenen EIRP-Werte sind nach meinem Verständnis Effektivwerte der isotropäquivalenten Strahlungsleistung unter maximaler Anlagenauslastung. Kurzzeitige Modulations-bedingte Überhöhungen sollten damit theoretisch möglich sein.

Beliebig hoch dürfen Immissionsspitzen hierzulande dennoch nicht sein. Gemäß 26. BImSchV dürfen sie das 32-Fache des (frequenzabhängigen) Grenzwerts nicht überschreiten. Beispielsweise im 3,5-GHz-Band (Grenzwert 61 V/m) sind somit Immissionsspitzen von bis zu 1'952 V/m dann zulässig, wenn dadurch die über 6 Minuten gemittelte Immission den Grenzwert nicht überschreitet. Wie ich soeben an einem fehlgeschlagenen Rechenexempel ausprobieren konnte, ist es gar nicht so einfach auszurechnen, welche schwache Immission nötig wäre, um so eine Immissionsspitze zu kompensieren. Ein Immissionseinbruch auf 1/32 des Grenzwerts (1,91 V/m) ist es jedenfalls nicht ...

Hier kommt ja noch der Faktor Zeit ins Spiel. Es ist einfacher auf die Leistungsdichte- bzw. Energiedichteebene zu wechseln. Bei 10W/m2 und einer zulässigen Mittelungsdauer von 360s dürfen Sie sich 10W/m2 x 360s = 3600 J/m2 =3.6kJ/m2 gönnen. Abhängig davon, wie lange Ihr 10000W/m2-Puls (Faktor 32^2 =ca. 1000, in den ICNIRP-Guidelines und der EU-Ratsempfehlung ist der Leistungsbewertete Faktor 1000, daher 10W/m2 x 1000 = 10000W/m2) dauert, können Sie sich anhand der Obergrenze von 3,6kJ/m2 ausrechnen, wieviel Energiedichte Sie für den Rest der Mittelungszeit noch übrig haben. Diesen Wert durch die Mittelungszeit teilen und anschließend die Wurzel daraus ziehen, dann haben Sie Ihre erlaubte Feldstärke für den Rest der Zeit

Danke für die Nachhilfe, heute für mich leider zu spät. Nach zwei Tassen Jägertee bin ich nicht mehr imstande, Ihren Ausführungen zu folgen ...

Mein Enkel Samu, er ist rd. 1/2 Jahr alt und kriegt noch keinen Jägertee , fand übrigens einen anderen "einfachen" Lösungsweg: Pro Sampel mit 1952 V/m braucht es 1023 Sampels mit 0 V/m, damit der Referenzwert von 61 V/m im Mittelungsintervall nicht überschritten wird. Das nachzurechnen schaffte ich gerade noch und, ja, es stimmt.

Jetzt wünsche ich allen: Gute Nacht und einen guten Start in die Arbeitswoche.

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– Frei nach Henry Louis Mencken (1880–1956) –