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2013-07-11 11:56 出处:PConline原创 作者:公斤 责任编辑:kuangweijun

  【PConline 技术分析】要说3G网络,现今国内的三大运营商均采取不同的3G网络制式,中国移动为TD-SCDMA,中国联通为WCDMA,中国电信为CDMA2000,三种制式均是基于CDMA技术。而中国移动与中国联通2G时代以GSM网络为基础,而中国电信则为CDMA(1X)。一直以来,手机辐射都是人们的关注所在,虽然人们知道过强的辐射会危害健康,但是手机辐射是怎样的一个情况?不同网络制式的辐射的差异如何?接下来一起来了解。

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技术分析:运营商3G网络辐射情况对比解析

GSM/CDMA发射功率要求

  首先我们需要看看2G网络下,GSM与CDMA网络的发射功率差异,了解它们的各自辐射状况,进而再进一步延伸到3G网络中。从CDMA和GSM相关技术规范对手机发射功率的要求中可以知道,目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W(33dBm),1800MHz频段最大发射功率为1W (30dBm),低频段的最大发射功率更高。同时规范要求,对于GSM900和1800频段,通信过程中手机最小发射功率分别不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A规范对手机最大发射功率要求为0.2W-1W(23dBm-30dBm),实际上目前网络上允许CDMA手机的最大发射功率为23dBm (0.2W),规范对CDMA手机最小发射功率没有要求。因此CDMA网络所规范的最大发射功率要小于GSM网络。

肤色
CDMA/GSM发射功率比较

  当然,规范中只是理论的数值,实际通信的过程中,手机的实际发射功率还要取决于当时的环境,包括基站密度、信号强度、系统对通信质量要求等等。GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB左右,由于CDMA系统采用扩频技术, 扩频增益对全速率编码的增益为21dB, 所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14dB(CDMA系统通常要解扩后信号的 值为7dB左右),因此CDMA只需更小的信号发射便可以维持较高的通信质量,这也是为什么CDMA基站密度较弱的原因之一。

辐射
电话周围形成辐射磁场

  手机与系统的通信可分为两个阶段,一是接入阶段,二是话务通信阶段。GSM和CDMA手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制是不同的。对于GSM系统,手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前,是没有功率控制的,为保证接入成功,手机以系统能允许的最大功率发射 (通常是手机的最大发射功率)。在分配专用信道(SDCCH或TCH)后,手机会根据基站的指令调整手机的发射功率,调整的步长通常为2dB。调整的频率为60ms一次。

  对于CDMA系统,在随机接入状态下,手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率,,发送第一个Access Probe,如果在规定的时间内没有得到基站的应答信息,手机会加大发射功率,发送第二个Access Probe,如果在规定时间内还没有得到基站的应答信息,手机会再加大发射功率。这个过程重复下去,直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下,每1.25ms 基站会向手机发送一个功率控制命令信息,命令手机增大或减少发射功率,步长为1dB。

  CDMA系统具有独特的技术,如软切换、RAKE接收机对多径的分集作用、强有力的前向纠错算法对对上行链路预算的改善等,CDMA系统对手机的发射功率的要求比GSM系统对手机发射功耗要小。由于且GSM手机在接入过程中以最大的功率发射,在通话过程中功率控制速度较慢,所以手机以大功率发射的机率较大;而CDMA手机独特的随机接入机制和快速的反向功率控制,可以使手机平均发射功率维持在一个较低的水平。

手机安全辐射标准与发射功率

  手机辐射对人体的影响尚在不断的观察与研究之中, 国外有大量相互矛盾的研究报告,目前尚未有全面的科学的结论。目前国际上(包括美国FCC,NCRP,欧洲的CENEIEC)普遍采用的标准是SAR值(SPECIFIC ABSORPTION RATE),它指的是人体单位质量吸收的射频功率。

公式

  其中σ是人体组织的电导率,为人体组织的密度,E为人体组织内因受电磁辐射产生的场强。这三个参数都是人体位置的函数。如果要求某一器官吸收的射频功率,则可由积分关系得出,M是器官的质量,该器官也可指整个人体。

  由于手机在通话时靠近人的脑部(不带耳机),手机辐射天线与人脑的距离通常小于15cm。人脑处于天线辐射的近场,由于人体组织结构的复杂性,理论上计算天线辐射功率与人体内场强分布的关系非常困难。但根据电磁场理论,有一点是可以肯定的,在天线结构以及手机和人体相对位置一定的情况下,天线输入功率越大,在人体内形成的电场强度越高,人体吸收的射频辐射功率越大。目前测量SAR值一个重要方法是使用人体组织等效模型,利用探头来测量受射频辐射的人体内的实际场强值。

辐射

  手机辐射属于人不能控制射频源的非控制辐射。需要说明的是,目前进行的手机SAR测试得到的结果,均是在手机以最大发射功率和全速率的情况下得到的。CDMA手机最大发射功率为0.2W,GSM手机最大发射功率为2W,但GSM手机只在1/8的时间发射,而SAR值的测定是一个较长时间的平均,因此,GSM手机和CDMA手机在这种情况下的SAR值相近是不足为奇的。

辐射

  不过我们不能因为在这种极限情况下CDMA手机和GSM手机SAR值相当而武断地认为在实际的通信过程中CDMA手机和GSM手机辐射也相近。因为在实际通信过程中,GSM手机和CDMA手机都不会总是以最大功率发射,特别是CDMA手机以全速率,最大功率发射的概率极小。GSM手机以大功率发射的概率远远大于CDMA手机大功率发射的概率,CDMA手机的平均发射功率远远小于CDMA手机的最大发射功率,也远远小于GSM手机的平均发射功率,因此,在实际通信过程中的CDMA手机对人体辐射的实际SAR值将大大低于CDMA手机标称的SAR值,也远低于GSM手机实际的SAR值。

  此外,目前广泛采用的SAR标准可能不能够全面反应手机辐射对人体的影响。因为该标准是根据电磁辐射对人体的热效应制定的。事实上,电磁波,特别是低频脉冲电磁波对人体辐射的非热效应也日益引起人们的关注。GSM手机发射产生的低频脉冲电磁波已经影响到精密医疗设备、助听设备的正常使用,是否对人体也有害目前尚无定论。因此为避免GSM手机的缺陷,第三代移动通信系统(以CDMA技术为技术)的终端设备发射的将都是跟CDMA手机一样采用连续的无线电波而非脉冲电波。

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