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1、CDMA和GSM系統(tǒng)對(duì)手機(jī)發(fā)射功率要求比較我們先來(lái)了解一下CDMA和GSM相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)手機(jī)發(fā)射功率的要求。目前普遍使用的GSM手機(jī)900MHz頻段最大發(fā)射功率為2W (33dBm),1800MHz頻段最大發(fā)射功率為1W(30dBm),同時(shí)規(guī)范要求,對(duì)于GSM900和1800頻段,通信過(guò)程中手機(jī)最小發(fā)射功率分別不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A規(guī)范對(duì)手機(jī)最大發(fā)射功率要求為0.2W~1W(23dBm~30dBm),目前網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上允許手機(jī)的最大發(fā)射功率為23dBm (0.2W),規(guī)范對(duì)CDMA手機(jī)最小發(fā)射功率沒(méi)有要求。在實(shí)際通信過(guò)程中,在某個(gè)時(shí)刻某個(gè)地點(diǎn),手機(jī)的實(shí)際發(fā)射功率取決于環(huán)境,系統(tǒng)對(duì)通信質(zhì)量的要求,語(yǔ)音激活等諸多因素, 實(shí)際上就是取決于系統(tǒng)的鏈路預(yù)算。在通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃中, 對(duì)于基本相同的誤幀率要求, GSM系統(tǒng)要求到達(dá)基站的手機(jī)信號(hào)的載干比通常為9dB左右,由于CDMA系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù), 擴(kuò)頻增益對(duì)全速率編碼的增益為21dB, (對(duì)其他低速率編碼的增益更大), 所以對(duì)解擴(kuò)前信號(hào)的等效載干比的要求小于 -14dB! (CDMA系統(tǒng)通常要解擴(kuò)后信號(hào)的值為7dB左右)。我們?cè)賮?lái)比較一下GSM和CDMA手機(jī)發(fā)射功率的初始值的取定及功率控制機(jī)制。手機(jī)與系統(tǒng)的通信可分為兩個(gè)階段,一是接入階段,二是話務(wù)通信階段。對(duì)于GSM系統(tǒng),手機(jī)在隨機(jī)接入階段沒(méi)有進(jìn)入專用模式以前,是沒(méi)有功率控制的,為保證接入成功,手機(jī)以系統(tǒng)允許的最大功率發(fā)射 (通常是手機(jī)的最大發(fā)射功率)。在分配專用信道(SDCCH或TCH)后,手機(jī)會(huì)根據(jù)基站的指令調(diào)整手機(jī)的發(fā)射功率,調(diào)整的步長(zhǎng)通常為2dB。調(diào)整的頻率為60ms一次。對(duì)于CDMA系統(tǒng),在隨機(jī)接入狀態(tài)下,手機(jī)會(huì)根據(jù)接收到的基站信號(hào)電平估計(jì)一個(gè)較小的值作為手機(jī)的初始發(fā)射功率, 發(fā)送第一個(gè)Access Probe,如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息,手機(jī)會(huì)加大發(fā)射功率,發(fā)送第二個(gè)Access Probe,如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息,手機(jī)會(huì)再加大發(fā)射功率。這個(gè)過(guò)程重復(fù)下去,直到收到基站的應(yīng)答或者到達(dá)設(shè)定的最多嘗試次數(shù)為止。在通話狀態(tài)下,每1.25ms 基站會(huì)向手機(jī)發(fā)送一個(gè)功率控制命令信息,命令手機(jī)增大或減少發(fā)射功率, 步長(zhǎng)為1dB。由上面的比較可以看出,考慮到CDMA系統(tǒng)其他獨(dú)有的技術(shù), 如軟切換、 RAKE接收機(jī)對(duì)多徑的分集作用、強(qiáng)有力的前向糾錯(cuò)算法對(duì)上行鏈路預(yù)算的改善等, CDMA系統(tǒng)對(duì)手機(jī)的發(fā)射功率的要求比GSM系統(tǒng)對(duì)手機(jī)發(fā)射功的要求要小得多。而GSM手機(jī)在接入過(guò)程中以最大的功率發(fā)射,在通話過(guò)程中功率控制速度較慢,所以手機(jī)以大功率發(fā)射的機(jī)率較大。而CDMA手機(jī)獨(dú)特的隨機(jī)接入機(jī)制和快速的反向功率控制,可以使手機(jī)平均發(fā)射功率維持在一個(gè)較低的水平。上述的定性分析結(jié)論在后面的實(shí)際測(cè)量中得到了驗(yàn)證。
2、路測(cè)試驗(yàn)描述和結(jié)果分析路測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了CDMA和GSM手機(jī)在實(shí)際通信過(guò)程中發(fā)射功率的測(cè)試。CDMA測(cè)試手機(jī)和GSM測(cè)試手機(jī)同時(shí)拔打1861, 汽車內(nèi)收音機(jī)調(diào)整到適當(dāng)音量,模擬雙向通話。車速40km左右。GSM手機(jī)每480ms抽樣一次,CDMA手機(jī)每20ms抽樣一次。GSM手機(jī)測(cè)試結(jié)果:CDMA手機(jī)測(cè)試結(jié)果:試驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果是: CDMA手機(jī)的線性平均發(fā)射功率為2.4dBm (1.72 mW),以最大功率 (23dBm, 0.2瓦) 發(fā)射的概率為0.2%;GSM手機(jī)的線性平均發(fā)射功率為28.9dBm (773 mW),以最大功率(2瓦W)發(fā)射的概率為21.8%。值得注意的是目前北京市區(qū)的北京移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)已相當(dāng)成熟,基站間距較小,GSM手機(jī)可以較小功率發(fā)射,而CDMA網(wǎng)絡(luò)處于發(fā)展階段, 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后, 對(duì)CDMA手機(jī)發(fā)射功率的要求會(huì)更小。
3、手機(jī)安全輻射標(biāo)準(zhǔn)與手機(jī)發(fā)射功率手機(jī)輻射對(duì)人體的影響尚在不斷的觀察與研究之中, 國(guó)外有大量相互矛盾的研究報(bào)告, 目前尚未有全面的科學(xué)的結(jié)論。目前國(guó)際上(包括美國(guó)FCC, NCRP,歐洲的CENEIEC)普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)是SAR值(SPECIFIC?ABSORPTION RATE),它指的是人體單位質(zhì)量吸收的射頻功率。由于手機(jī)在通話時(shí)靠近人的腦部(不帶耳機(jī)),手機(jī)輻射天線與人腦的距離通常小于15cm。人腦處于天線輻射的近場(chǎng),由于人體組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,理論上計(jì)算天線輻射功率與人體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)分布的關(guān)系非常困難。但根據(jù)電磁場(chǎng)理論,有一點(diǎn)是可以肯定的,在天線結(jié)構(gòu)以及手機(jī)和人體相對(duì)位置一定的情況下,天線輸出功率越大,在人體內(nèi)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度越高,人體吸收的射頻輻射功率越大。目前測(cè)量SAR值一個(gè)重要方法是使用人體組織等效模型,利用探頭來(lái)測(cè)量受射頻輻射的人體內(nèi)的實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)值。對(duì)SAR要求較嚴(yán)的是FCC標(biāo)準(zhǔn),對(duì)30MHz-15GHz頻段推薦了兩類輻射標(biāo)準(zhǔn):1. 受控制的輻射極限:0.4mw/g(人體平均值),峰值8mw/g(對(duì)任何1克人體組織平均),平均時(shí)間6分鐘;2. 非控制的輻射極限0.08mw/g(人體平均值), 峰值1.6mw/g(對(duì)任何1克人體組織平均),平均時(shí)間30分鐘。手機(jī)輻射屬于人不能控制射頻源的非控制輻射。需要特別指出的是,目前進(jìn)行的手機(jī)SAR測(cè)試得到的結(jié)果,均是在手機(jī)以最大發(fā)射功率和全速率移動(dòng)的情況下得到的。CDMA手機(jī)最大發(fā)射功率為 0.2W, GSM手機(jī)最大發(fā)射功率為2W,但GSM手機(jī)只在1/8的時(shí)間發(fā)射,而SAR值的測(cè)定是一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的平均,因此,GSM手機(jī)和CDMA手機(jī)在這種情況下的SAR值相近是不足為奇的。我們不能因?yàn)樵谶@種極限情況下CDMA手機(jī)和GSM手機(jī)SAR值相當(dāng)而武斷地認(rèn)為在實(shí)際的通信過(guò)程中CDMA手機(jī)和GSM手機(jī)輻射也相近。因?yàn)樵趯?shí)際通信過(guò)程中,GSM手機(jī)和CDMA手機(jī)都不會(huì)總是以最大功率發(fā)射,特別是CDMA手機(jī)以全速率,最大功率發(fā)射的概率極小。從前面路測(cè)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,GSM手機(jī)以大功率發(fā)射的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CDMA 手機(jī)大功率發(fā)射的概率,CDMA手機(jī)的平均發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CDMA手機(jī)的最大發(fā)射功率,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于GSM手機(jī)的平均發(fā)射功率,因此,在實(shí)際通信過(guò)程中的 CDMA手機(jī)對(duì)人體輻射的實(shí)際SAR值將大大低于CDMA手機(jī)標(biāo)稱的SAR值,也遠(yuǎn)低于GSM手機(jī)實(shí)際的SAR值。另一方面, 客觀地說(shuō), 目前廣泛采用的SAR標(biāo)準(zhǔn)可能不能夠全面反應(yīng)手機(jī)輻射對(duì)人體的影響。因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)是根據(jù)電磁輻射對(duì)人體的熱效應(yīng)制定的。事實(shí)上, 電磁波, 特別是低頻脈沖電磁波對(duì)人體輻射的非熱效應(yīng)也日益引起人們的關(guān)注, GSM手機(jī)發(fā)射產(chǎn)生的低頻脈沖電磁波已經(jīng)影響到精密醫(yī)療設(shè)備, 助聽(tīng)設(shè)備的正常使用, 是否對(duì)人體也有害, 目前尚無(wú)定論。為避免GSM手機(jī)的上述缺陷, 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備發(fā)射的將都是象CDMA手機(jī)一樣連續(xù)的無(wú)線電波而非脈沖電波。
4、結(jié)論由于CDMA和GSM的技術(shù)體制對(duì)CDMA和GSM手機(jī)的發(fā)射功率的要求以及初始發(fā)射功率值的取定以及功率控制機(jī)制不同,在實(shí)際通信過(guò)程中,CDMA手機(jī)的平均發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GSM手機(jī)的平均發(fā)射功率。實(shí)測(cè)證實(shí),CDMA手機(jī)的平均發(fā)射功率比GSM手機(jī)的發(fā)射功率小 500多倍,考慮到GSM手機(jī)只在八分之一時(shí)間內(nèi)發(fā)射,在同等時(shí)間內(nèi),CDMA輻射的能量比GSM手機(jī)輻射的能量小60倍以上。手機(jī)輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)SAR值是在手機(jī)以最大功率發(fā)射的情況下得出的,在這種情況下GSM手機(jī)和CDMA手機(jī)的SAR值相當(dāng)是完全正常的。由于CDMA手機(jī)在實(shí)際通信過(guò)程中的平均發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CDMA手機(jī)的最大發(fā)射功率,也遠(yuǎn)小于GSM手機(jī)的平均發(fā)射功率,因此CDMA手機(jī)對(duì)人體的實(shí)際輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于手機(jī)最大發(fā)射功率下的SAR值,而且在使用過(guò)程中不輻射低頻無(wú)線電波, CDMA手機(jī)是名副其實(shí)的“綠色手機(jī)”。
本文到此結(jié)束,希望對(duì)大家有所幫助。
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