百科解釋
目錄·CDMA專(zhuān)業(yè)定義·CDMA技術(shù)背景·CDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)·CDMA所具優(yōu)勢(shì)·CDMA技術(shù)持點(diǎn)·移動(dòng)通訊技術(shù)分類(lèi)·關(guān)于GSM與CDMA手機(jī)輻射問(wèn)題 CDMA專(zhuān)業(yè)定義 CDMA是碼分多址的英文縮寫(xiě)(Code Division Multiple Access),它是在數(shù)字技術(shù)的分支--擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù),即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù),用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制,使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展,再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼,與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理,把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò),以實(shí)現(xiàn)信息通信。 不同用戶(hù)傳輸信息所用的信號(hào)不是依據(jù)頻率不同或時(shí)隙不同來(lái)區(qū)分,而是用各自不同的編碼序列來(lái)區(qū)分。如果從頻域或時(shí)域來(lái)觀察,多個(gè)CDMA信號(hào)是互相重疊的,接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個(gè)CDMA信號(hào)中檢出其中使用預(yù)定碼型的信號(hào),其它使用不同碼型的信號(hào)因?yàn)楹徒邮諜C(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。 CDMA的基本技術(shù)之一是擴(kuò)頻,因此這一多址技術(shù)具有很強(qiáng)的保密性,并早在第二次世界大戰(zhàn)期間就在軍事通信和電子對(duì)抗中予以采用,60年代以后又在軍用衛(wèi)星通訊中采用。20世紀(jì)90年代第二代(2G)CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)問(wèn)世,其較TDMA之優(yōu)點(diǎn)已見(jiàn)端倪,在系統(tǒng)容量、通信質(zhì)量和保密性方面均有優(yōu)于TDMA之處,ITU推出的IMT-2000(3G)標(biāo)準(zhǔn)及之后批準(zhǔn)的幾個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)均系采用CDMA多址方式。 CDMA最早由美國(guó)高通公司推出,與GSM相同,CDMA也有2代、2.5代和3代技術(shù)。 CDMA技術(shù)背景 CDMA技術(shù)的出現(xiàn)源自于人類(lèi)對(duì)更高質(zhì)量無(wú)線通信的需求。第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭(zhēng)的需要而研究開(kāi)發(fā)出CDMA技術(shù),其思想初衷是防止敵方對(duì)己方通訊的干擾,在戰(zhàn)爭(zhēng)期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信,后來(lái)由美國(guó)高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。1995年,第一個(gè)CDMA商用系統(tǒng)運(yùn)行之后,CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn),從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。全球許多國(guó)家和地區(qū),包括中國(guó)香港、韓國(guó)、日本、美國(guó)都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò)。在美國(guó)和日本,CDMA成為國(guó)內(nèi)的主要移動(dòng)通信技術(shù)。在美國(guó),10個(gè)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)公司中有7家選用CDMA。到今年4月,韓國(guó)有60%的人口成為CDMA用戶(hù)。在澳大利亞主辦的第28屆奧運(yùn)會(huì)中,CDMA技術(shù)更是發(fā)揮了重要作用。 CDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)歷了幾個(gè)階段。IS-95是cdmaONE系列標(biāo)準(zhǔn)中最先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn),真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個(gè)CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A,這一標(biāo)準(zhǔn)支持8K編碼話音服務(wù)。其后又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標(biāo)準(zhǔn),支持1.9GHz的CDMA PCS系統(tǒng)的STD-008標(biāo)準(zhǔn),其中13K編碼話音服務(wù)質(zhì)量已非常接近有線電話的話音質(zhì)量。隨著移動(dòng)通信對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng),1998年2月,美國(guó)高通公司宣布將IS-95B標(biāo)準(zhǔn)用于CDMA基礎(chǔ)平臺(tái)上。IS-95B可提供CDMA系統(tǒng)性能,并增加用戶(hù)移動(dòng)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量,提供對(duì)64kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。其后,cdma2000成為窄帶CDMA系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過(guò)渡的標(biāo)準(zhǔn)。cdma2000在標(biāo)準(zhǔn)研究的前期,提出了1X和3X的發(fā)展策略,但隨后的研究表明,1X和1X增強(qiáng)型技術(shù)代表了未來(lái)發(fā)展方向。 CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化,推進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)在世界范圍的應(yīng)用。目前,在美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)家,CDMA技術(shù)已獲得了較大規(guī)模的應(yīng)用。在一些歐洲國(guó)家,一些運(yùn)營(yíng)商也建起了CDMA網(wǎng)絡(luò)。據(jù)CDG(世界CDMA發(fā)展集團(tuán))統(tǒng)計(jì),1996年底CDMA用戶(hù)僅為100萬(wàn);到1998年3月已迅速增長(zhǎng)到1000萬(wàn);截至1999年9月,用戶(hù)數(shù)量已超過(guò)4000萬(wàn)。2000年初全球CDMA移動(dòng)電話用戶(hù)的總數(shù)已突破5000萬(wàn),在一年內(nèi)用戶(hù)數(shù)量增長(zhǎng)率達(dá)到118%。CDG表示,目前亞洲已經(jīng)成為CDMA市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿,亞洲地區(qū)CDMA用戶(hù)數(shù)量比一年前增長(zhǎng)88%,達(dá)到2800萬(wàn)。美國(guó)地區(qū)的增長(zhǎng)率更是高達(dá)143%,達(dá)到1650萬(wàn),但用戶(hù)絕對(duì)數(shù)量要低于亞洲,在亞太地區(qū),中國(guó)香港、日本、韓國(guó)、澳大利亞、泰國(guó)、印度、菲律賓、新西蘭、孟加拉國(guó)等許多國(guó)家和地區(qū)都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò),用戶(hù)數(shù)量已超過(guò)2100萬(wàn)戶(hù)。增長(zhǎng)率位于第三的是中美洲和南美洲,CDMA用戶(hù)數(shù)量達(dá)到500萬(wàn)。CDG還表示,今后全球CDMA市場(chǎng)中,中國(guó)大陸地區(qū)的增長(zhǎng)潛力最大,估計(jì)2003年中國(guó)大陸市場(chǎng)的用戶(hù)數(shù)量可以達(dá)到4000萬(wàn)。 CDMA是移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展方向。在2G階段,CDMA增強(qiáng)型IS95A與GSM在技術(shù)體制上處于同一代產(chǎn)品,提供大致相同的業(yè)務(wù)。但CDMA技術(shù)有其獨(dú)到之處,在通話質(zhì)量好、掉話少、低輻射、健康環(huán)保等方面具有顯著特色。在2.5G階段,CDMA2000 1X RTT 與GPRS在技術(shù)上已有明顯不同,在傳輸速率上1X RTT高于GPRS,在新業(yè)務(wù)承載上1X RTT比GPRS成熟,可提供更多的中高速率的新業(yè)務(wù)。從2.5G向3G技術(shù)體制過(guò)渡上, CDMA2000 1.X向CDMA20003.X過(guò)渡比GPRS向WCDMA過(guò)渡更為平滑。 CDMA所具優(yōu)勢(shì)(1) 系統(tǒng)容量大 理論上,在使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動(dòng)網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍,實(shí)際使用中比模擬網(wǎng)大10倍,比GSM要大4-5倍。 (2) 系統(tǒng)容量的配置靈活 在CDMA系統(tǒng)中,用戶(hù)數(shù)的增加相當(dāng)于背景噪聲的增加,造成話音質(zhì)量的下降。但對(duì)用戶(hù)數(shù)并無(wú)限制,操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折衷考慮。另外,多小區(qū)之間可根據(jù)話務(wù)量和干擾情況自動(dòng)均衡。 這一特點(diǎn)與CDMA的機(jī)理有關(guān)。CDMA是一個(gè)自擾系統(tǒng),所有移動(dòng)用戶(hù)都占用相同帶寬和頻率,打個(gè)比方,將帶寬想像成一個(gè)大房子,所有的人將進(jìn)入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語(yǔ)言,他們就可以清楚地聽(tīng)到同伴的聲音而只受到一些來(lái)自別人談話的干擾。在這里,屋里的空氣可以被想像成寬帶的載波,而不同的語(yǔ)言即被當(dāng)作編碼,我們可以不斷地增加用戶(hù)直到整個(gè)背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶(hù)的信號(hào)強(qiáng)度,在保持高質(zhì)量通話的同時(shí),我們就可以容納更多的用戶(hù)。 (3) 通話質(zhì)量更佳 TDMA的信道結(jié)構(gòu)最多只能支持4Kb的語(yǔ)音編碼器,它不能支持8Kb以上的語(yǔ)音編碼器。而CDMA的結(jié)構(gòu)可以支持13kb的語(yǔ)音編碼器。因此可以提供更好的通話質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率,并根據(jù)適當(dāng)?shù)拈T(mén)限值選擇不同的電平級(jí)發(fā)射。同時(shí)門(mén)限值根據(jù)背景噪聲的改變而變,這樣即使在背景噪聲較大的情況下,也可以得到較好的通話質(zhì)量。另外,TDMA采用一種硬移交的方式,用戶(hù)可以明顯地感覺(jué)到通話的間斷,在用戶(hù)密集、基站密集的城市中,這種間斷就尤為明顯,因?yàn)樵谶@樣的地區(qū)每分鐘會(huì)發(fā)生2至4次移交的情形。而CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少,CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù),“先連接再斷開(kāi)”,這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點(diǎn)。 (4) 頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單 用戶(hù)按不同的序列碼區(qū)分,所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活,擴(kuò)展簡(jiǎn)單。 (5)建網(wǎng)成本低 CDMA技術(shù)通過(guò)在每個(gè)蜂窩的每個(gè)部分使用相同的頻率,簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃,在不降低話務(wù)量的情況下減少所需站點(diǎn)的數(shù)量從而降低部署和操作成本。CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大,系統(tǒng)容量高,所需基站少,降低了建網(wǎng)成本。 CDMA數(shù)字移動(dòng)技術(shù)與現(xiàn)在眾所周知的GSM數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)不同。模擬技術(shù)被稱(chēng)為第一代移動(dòng)電話技術(shù),GSM是第二代,CDMA是屬于移動(dòng)通訊第二代半技術(shù),比GSM更先進(jìn)。 CDMA技術(shù)持點(diǎn)1.CDMA是擴(kuò)頻通信的一種,他具有擴(kuò)頻通信的以下特點(diǎn): (1)抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn),是所有通信方式無(wú)法比擬的。 (2)寬帶傳輸,抗衰落能力強(qiáng)。 (3)由于采用寬帶傳輸,在信道中傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)的功率比干擾信號(hào)的功率低得多,因此信號(hào)好像隱蔽在噪聲中;即功率話密度比較低,有利于信號(hào)隱蔽。 (4)利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來(lái)獲取用戶(hù)的信息,抗截獲的能力強(qiáng)。 (5)多個(gè)用戶(hù)同時(shí)接收,同時(shí)發(fā)送. 2.在擴(kuò)頻CDMA通信系統(tǒng)中,由于采用了新的關(guān)鍵技術(shù)而具有一些新的特點(diǎn): (1)采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用,同時(shí)在基站和移動(dòng)臺(tái)采用了RAKE接收機(jī)技術(shù),相當(dāng)于時(shí)間分集的作用。 (2)采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。因?yàn)镃DMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關(guān),采用話音激活和扇區(qū)化技術(shù)可以減少干擾,可以使整個(gè)系統(tǒng)的容量增大。 (3)采用了移動(dòng)臺(tái)輔助的軟切換。通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換,保證了通話的連續(xù)性,減少了掉話的可能性。處于切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)通過(guò)分集接收多個(gè)基站的信號(hào),可以減低自身的發(fā)射功率,從而減少了對(duì)周?chē)镜母蓴_,這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。 (4)采用了功率控制技術(shù),這樣降低了平準(zhǔn)發(fā)射功率。 (5)具有軟容量特性。可以在話務(wù)量高峰期通過(guò)提高誤幀率來(lái)增加可以用的信道數(shù)。當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷一輕一重時(shí),負(fù)荷重的小區(qū)可以通過(guò)減少導(dǎo)頻的發(fā)射功率,使本小區(qū)的邊緣用戶(hù)由于導(dǎo)頻強(qiáng)度的不足而切換到相臨小區(qū),使負(fù)擔(dān)分擔(dān)。 (6)兼容性好。由于CDMA的帶寬很大,功率分布在廣闊的頻譜上,功率話密度低,對(duì)窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小,因此兩者可以共存。即兼容性好。 (7)COMA的頻率利用率高,不需頻率規(guī)劃,這也是CDMA的特點(diǎn)之一。 (8)CDMA高效率的OCELP話音編碼。話音編碼技術(shù)是數(shù)字通信中的一個(gè)重要課題。OCELP是利用碼表矢量量化差值的信號(hào),并根據(jù)語(yǔ)音激活的程度產(chǎn)生一個(gè)輸出速率可變的信號(hào)。這種編五馬方式被認(rèn)為是目前效率最高的編碼技術(shù),在保證有較好話音質(zhì)量的前提下,大大提高了系統(tǒng)的容量。這種聲碼器具有8kbit/S和13kbit/S兩種速率的序列。8kbit/S序列從1.2kbit/s到9.6kbit/s可變,13kbit/S序列則從1.8kbt/s到14.4kbt/S可變。最近,又有一種8kbit/sEVRC型編碼器問(wèn)世,也具有8kbit/s聲碼器容量大的特點(diǎn),話音質(zhì)量也有了明顯的提高。 移動(dòng)通訊技術(shù)分類(lèi) 移動(dòng)通信系統(tǒng)有多種分類(lèi)方法。例如按信號(hào)性質(zhì)分,可分為模擬、數(shù)字;按調(diào)制方式分,可分為調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅;按多址連接方式分,可分為: 頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。 目前中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)電話網(wǎng)采用的便是FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合。GSM比模擬移動(dòng)電話有很大的優(yōu)勢(shì),但是,在頻譜效率上僅是模擬系統(tǒng)的3倍,容量有限;在話音質(zhì)量上也很難達(dá)到有線電話水平;TDMA終端接入速率最高也只能達(dá)到9.6kbit/s;TDMA系統(tǒng)無(wú)軟切換功能,因而容易掉話,影響服務(wù)質(zhì)量。因此,TDMA并不是現(xiàn)代蜂窩移動(dòng)通信的最佳無(wú)線接入,而CDMA多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等,正受到越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商和用戶(hù)的青睞。 目前,中國(guó)聯(lián)通擁有了CDMA業(yè)務(wù)。 關(guān)于GSM與CDMA手機(jī)輻射問(wèn)題 眾所周知,由于CDMA (IS-95) 系統(tǒng)中采用快速的反向功率控制、軟切換、語(yǔ)音激活等技術(shù),以及IS-95規(guī)范對(duì)手機(jī)最大發(fā)射功率的限制,使CDMA手機(jī)在通信過(guò)程中輻射功率很小而享有"綠色手機(jī)"的美譽(yù)。但最近有一些報(bào)導(dǎo)對(duì)"綠色手機(jī)"提出了質(zhì)疑,認(rèn)為GSM手機(jī)與CDMA手機(jī)輻射相當(dāng),其基本 觀點(diǎn)是GSM手機(jī)只有八分之一的時(shí)間產(chǎn)生輻射,因此GSM手機(jī)與CDMA手機(jī)的SAR值 (人體單位質(zhì)量吸收的射頻功率) 大體相當(dāng)。 究竟GSM手機(jī)和CDMA手機(jī)輻射功率誰(shuí)大誰(shuí)小或相差多少,為得出實(shí)際的客觀的比較結(jié)果,由一家國(guó)際著名的CDMA技術(shù)權(quán)威公司和國(guó)內(nèi)某知名的GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化公司工程技術(shù)人員于2001年12月上旬沿北京市二環(huán)路全線進(jìn)行了CDMA和GSM現(xiàn)網(wǎng)中手機(jī)發(fā)射功率的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,在二環(huán)路上CDMA手機(jī)平均發(fā)射功率為2.4 dBm(1.72mW), GSM手機(jī)平均發(fā)射功率為28.9dBm(773 mW),考慮到GSM手機(jī)只在八分之一時(shí)間內(nèi)發(fā)射,GSM 手機(jī)在時(shí)間上的等效平均發(fā)射功率可減少到19.85dBm(96.63mW)。由此而見(jiàn),CDMA手機(jī)的平均發(fā)射功率相當(dāng)于GSM手機(jī)在時(shí)間上的等效平均發(fā)射功率的1.78%。 一、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(zhuān)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(zhuān)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。 二、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(chē)內(nèi)收音機(jī)調(diào)整到適當(dāng)音量,模擬雙向通話。車(chē)速40km左右。GSM手機(jī)每480ms抽樣一次,CDMA手機(jī)每20ms抽樣一次。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。 三、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。 (公式略) 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(lèi)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(chēng)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。 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,F(xiàn)網(wǎng)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)"!
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