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眾所周知，由于CDMA (IS-95) 系統中采用快速的反向功率控制、軟切換、語音激活等技術，以及IS-95 規范對手機最大發射功率的限制，使CDMA 手機在通信過程中輻射功率很小而享有"綠色手機"的美譽。但最近有一些報導對"綠色手機"提出了質疑，認為GSM 手機與CDMA 手機輻射相當，其基本觀點是GSM 手機只有八分之一的時間產生輻射，因此GSM 手機與CDMA 手機的SAR 值 (人體單位質量吸收的射頻功率) 大體相當。
究竟GSM 手機和CDMA 手機輻射功率誰大誰小或相差多少，為得出實際的客觀的比較結果，由一家國際著名的CDMA 技術權威公司和國內某知名的GSM 網絡優化公司工程技術人員于2001 年12 月上旬沿北京市二環路全線進行了CDMA 和GSM現網中手機發射功率的測試。測試結果表明，在二環路上CDMA 手機平均發射功率為2.4 dBm(1.72mW), GSM 手機平均發射功率為28.9dBm(773 mW)，考慮到GSM手機只在八分之一時間內發射，GSM 手機在時間上的等效平均發射功率可減少到19.85dBm(96.63mW)。由此而見，CDMA 手機的平均發射功率相當于GSM 手機在時間上的等效平均發射功率的1.78%。
一、CDMA 和GSM 系統對手機發射功率要求比較
我們先來了解一下CDMA 和GSM 相關技術規范對手機發射功率的要求。目前普遍使用的GSM 手機900MHz 頻段最大發射功率為2W (33dBm)，1800MHz 頻段最大發射功率為1W(30dBm)，同時規范要求，對于GSM900 和1800 頻段，通信過程中眾所周知，于CDMA (IS-95) 系統中采用快速的反向功率控制、軟切換、語音激活等技術，以及IS-95 規范對手機最大發射功率的限制，使CDMA 手機在通信過程中輻射功率很小而享有"綠色手機"的美譽。但最近有一些報導對"綠色手機"提出了質疑，認為GSM 手機與CDMA 手機輻射相當，其基本觀點是GSM 手機只有八分之一的時間產生輻射，因此GSM 手機與CDMA 手機的SAR 值 (人體單位質量吸收的射頻功率) 大體相當。
一、CDMA 和GSM 系統對手機發射功率要求比較
我們先來了解一下CDMA 和GSM 相關技術規范對手機發射功率的要求。目前普遍使用的GSM 手機900MHz 頻段最大發射功率為2W (33dBm)，1800MHz 頻段最大發射功率為1W(30dBm)，同時規范要求，對于GSM900 和1800 頻段，通信過程中手機最小發功率分別不能低于5dBm 和0dBm。CDMA IS-95A 規范對手機最大發射功率要求為0.2W～1W(23dBm～30dBm)，目前網絡實際上允許手機的最大發射功率為23dBm (0.2W)，規范對CDMA 手機最小發射功率沒有要求。
在實際通信過程中，在某個時刻某個地點，手機的實際發射功率取決于環境，系統對通信質量的要求,語音激活等諸多因素, 實際上就是取決于系統的鏈路預算。在通常的網絡設計和規劃中, 對于基本相同的誤幀率要求, GSM系統要求到達基站的手機信號的載干比通常為9dB 左右，由于CDMA 系統采用擴頻技術, 擴頻增益對全速率編碼的增益為21dB, (對其他低速率編碼的增益更大), 所以對解擴前信號的等效載干比的要求小于 -14dB! (CDMA 系統通常要解擴后信號的值為7dB 左右)。我們再來比較一下GSM和CDMA 手機發射功率的初始值的取定及功率控制機制。手機與系統的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務通信階段。對于GSM系統，手機在隨機接入階段沒有進入專用模式以前，是沒有功率控制的，為保證接入成功，手機以系統允許的最大功率發射 (通常是手機的最大發射功率)。在分配專用信道(SDCCH 或TCH)后，手機會根據基站的指令調整手機的發射功率，調整的步長通常為2dB。調整的頻率為60ms 一次。
對于CDMA 系統，在隨機接入狀態下，手機會根據接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發射功率, 發送第一個Access Probe，如果在規定的時間內沒有得到基站的應答信息，手機會加大發射功率，發送第二個Access Probe，如果在規定時間內還沒有得到基站的應答信息，手機會再加大發射功率。這個過程重復下去，直到收到基站的應答或者到達設定的最多嘗試次數為止。在通話狀態下，每1.25ms 基站會向手機發送一個功率控制命令信息，命令手機增大或減少發射功率,步長為1dB。
由上面的比較可以看出，考慮到CDMA 系統其他獨有的技術, 如軟切換、RAKE接收機對多徑的分集作用、強有力的前向糾錯算法對上行鏈路預算的改善等, CDMA系統對手機的發射功率的要求比GSM 系統對手機發射功的要求要小得多。而GSM手機在接入過程中以最大的功率發射，在通話過程中功率控制速度較慢，所以手機以大功率發射的機率較大。而CDMA 手機獨特的隨機接入機制和快速的反向功率控制，可以使手機平均發射功率維持在一個較低的水平。上述的定性分析結論在后面的實際測量中得到了驗證。
二、路測試驗描述和結果分析
路測實驗進行了CDMA 和GSM 手機在實際通信過程中發射功率的測試。CDMA測試手機和GSM 測試手機同時拔打1861, 汽車內收音機調整到適當音量，模擬雙向通話。車速40km 左右。GSM 手機每480ms 抽樣一次，CDMA 手機每20ms 抽樣一次。試驗測得的結果是： CDMA 手機的線性平均發射功率為2.4dBm (1.72 mW),以最大功率(23dBm, 0.2 瓦) 發射的概率為0.2%；GSM 手機的線性平均發射功率為28.9dBm (773 mW)，以最大功率(2 瓦W)發射的概率為21.8%。值得注意的是目前北京市區的北京移動GSM 網絡已相當成熟，基站間距較小，GSM 手機可以較小功率發射，而CDMA 網絡處于發展階段, 網絡優化后, 對CDMA 手機發射功率的要求會更小。
三、手機安全輻射標準與手機發射功率
手機輻射對人體的影響尚在不斷的觀察與研究之中, 國外有大量相互矛盾的研究報告, 目前尚未有全面的科學的結論。目前國際上(包括美國FCC， NCRP，歐洲的CENEIEC)普遍采用的標準是SAR 值(SPECIFIC ABSORPTION RATE)，它指的是人體單位質量吸收的射頻功率。 (公式略)
由于手機在通話時靠近人的腦部(不帶耳機)，手機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，由于人體組織結構的復雜性，理論上計算天線輻射功率與人體內場強分布的關系非常困難。但根據電磁場理論，有一點是可以肯定的，在天線結構以及手機和人體相對位置一定的情況下，天線輸出功率越大，在人體內形成的電場強度越高，人體吸收的射頻輻射功率越大。目前測量SAR 值一個重要方法是使用人體組織等效模型，利用探頭來測量受射頻輻射的人體內的實際場強值。對SAR 要求較嚴的是FCC 標準，對30MHz-15GHz 頻段推薦了兩類輻射標準：
1. 受控制的輻射極限：
0.4mw/g(人體平均值)，峰值8mw/g(對任何1 克人體組織平均)，平均時間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(對任何1 克人體組織平均)，平均時間30分鐘。
手機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，目前進行的手機SAR 測試得到的結果，均是在手機以最大發射功率和全速率移動的情況下得到的。CDMA 手機最大發射功率為0.2W, GSM 手機最大發射功率為2W，但GSM 手機只在1/8 的時間發射，而SAR 值的測定是一個較長時間的平均，因此，GSM 手機和CDMA 手機在這種情況下的SAR 值相近是不足為奇的。我們不能因為在這種極限情況下CDMA 手機和GSM 手機SAR 值相當而武斷地認為在實際的通信過程中CDMA 手機和GSM 手機輻射也相近。因為在實際通信過程中，GSM 手機和CDMA 手機都不會總是以最大功率發射，特別是CDMA 手機以全速率，最大功率發射的概率極小。從前面路測的統計結果來看，GSM 手機以大功率發射的概率遠遠大于CDMA 手機大功率發射的概率，CDMA 手機的平均發射功率遠遠小于CDMA 手機的最大發射功率，也遠遠小于GSM 手機的平均發射功率，因此，在實際通信過程中的CDMA 手機對人體輻射的實際SAR 值將大大低于CDMA手機標稱的SAR 值，也遠低于GSM 手機實際的SAR 值。
另一方面, 客觀地說, 目前廣泛采用的SAR 標準可能不能夠全面反應手機輻射對人體的影響。因為該標準是根據電磁輻射對人體的熱效應制定的。事實上, 電磁波,特別是低頻脈沖電磁波對人體輻射的非熱效應也日益引起人們的關注, GSM 手機發射產生的低頻脈沖電磁波已經影響到精密醫療設備, 助聽設備的正常使用, 是否對人手機最小發射功率分別不能低于5dBm 和0dBm。CDMA IS-95A 規范對手機最大發射功率要求為0.2W～1W(23dBm～30dBm)，目前網絡實際上允許手機的最大發射功率為23dBm (0.2W)，規范對CDMA 手機最小發射功率沒有要求。在實際通信過程中，在某個時刻某個地點，手機的實際發射功率取決于環境，系統對通信質量的要求,語音激活等諸多因素, 實際上就是取決于系統的鏈路預算。在通常的網絡設計和規劃中, 對于基本相同的誤幀率要求, GSM系統要求到達基站的手機信號的載干比通常為9dB 左右，由于CDMA 系統采用擴頻技術, 擴頻增益對全速率編碼的增益為21dB, (對其他低速率編碼的增益更大), 所以對解擴前信號的等效載干比的要求小于 -14dB! (CDMA 系統通常要解擴后信號的值為7dB 左右)。我們再來比較一下GSM和CDMA 手機發射功率的初始值的取定及功率控制機制。手機與系統的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務通信階段。對于GSM系統，手機在隨機接入階段沒有進入專用模式以前，是沒有功率控制的，為保證接入成功，手機以系統允許的最大功率發射 (通常是手機的最大發射功率)。在分配專用信道(SDCCH 或TCH)后，手機會根據基站的指令調整手機的發射功率，調整的步長通常為2dB。調整的頻率為60ms 一次。
對于CDMA 系統，在隨機接入狀態下，手機會根據接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發射功率, 發送第一個Access Probe，如果在規定的時間內沒有得到基站的應答信息，手機會加大發射功率，發送第二個Access Probe，如果在規定時間內還沒有得到基站的應答信息，手機會再加大發射功率。這個過程重復下去，直到收到基站的應答或者到達設定的最多嘗試次數為止。在通話狀態下，每1.25ms 基站會向手機發送一個功率控制命令信息，命令手機增大或減少發射功率,步長為1dB。
由上面的比較可以看出，考慮到CDMA 系統其他獨有的技術, 如軟切換、RAKE接收機對多徑的分集作用、強有力的前向糾錯算法對上行鏈路預算的改善等, CDMA系統對手機的發射功率的要求比GSM 系統對手機發射功的要求要小得多。而GSM手機在接入過程中以最大的功率發射，在通話過程中功率控制速度較慢，所以手機以大功率發射的機率較大。而CDMA 手機獨特的隨機接入機制和快速的反向功率控制，可以使手機平均發射功率維持在一個較低的水平。上述的定性分析結論在后面的實際測量中得到了驗證。
手機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，目前進行的手機SAR 測試得到的結果，均是在手機以最大發射功率和全速率移動的情況下得到的。CDMA 手機最大發射功率為0.2W, GSM 手機最大發射功率為2W，但GSM 手機只在1/8 的時間發射，而SAR 值的測定是一個較長時間的平均，因此，GSM 手機和CDMA 手機在這種情況下的SAR 值相近是不足為奇的。我們不能因為在這種極限情況下CDMA 手機和GSM 手機SAR 值相當而武斷地認為在實際的通信過程中CDMA 手機和GSM 手機輻射也相近。因為在實際通信過程中，GSM 手機和CDMA 手機都不會總是以最大功率發射，特別是CDMA 手機以全速率，最大功率發射的概率極小。從前面路測的統計結果來看，GSM 手機以大功率發射的概率遠遠大于CDMA 手機大功率發射的概率，CDMA 手機的平均發射功率遠遠小于CDMA 手機的最大發射功率，也遠遠小于GSM 手機的平均發射功率，因此，在實際通信過程中的CDMA 手機對人體輻射的實際SAR 值將大大低于CDMA手機標稱的SAR 值，也遠低于GSM 手機實際的SAR 值。另一方面, 客觀地說, 目前廣泛采用的SAR 標準可能不能夠全面反應手機輻射對人體的影響。因為該標準是根據電磁輻射對人體的熱效應制定的。事實上, 電磁波,特別是低頻脈沖電磁波對人體輻射的非熱效應也日益引起人們的關注, GSM 手機發射產生的低頻脈沖電磁波已經影響到精密醫療設備, 助聽設備的正常使用, 是否對人體也有害, 目前無定論。為避免GSM 手機的上述缺陷, 第三代移動通信系統的終端設備發射的將都是象CDMA 手機一樣連續的無線電波而非脈沖電波。
由于CDMA 和GSM 的技術體制對CDMA 和GSM 手機的發射功率的要求以及初始發射功率值的取定以及功率控制機制不同，在實際通信過程中， CDMA 手機的平均發射功率遠遠低于GSM 手機的平均發射功率?，F網實測證實，CDMA 手機的平均發射功率比GSM 手機的發射功率小500 多倍，考慮到GSM 手機只在八分之一時間內發射，在同等時間內，CDMA 輻射的能量比GSM 手機輻射的能量小60 倍以上。手機輻射的安全標準SAR 值是在手機以最大功率發射的情況下得出的，在這種情況下GSM 手機和CDMA 手機的SAR 值相當是完全正常的。由于CDMA 手機在實際通信過程中的平均發射功率遠遠小于CDMA 手機的最大發射功率，也遠小于GSM 手機的平均發射功率，因此CDMA 手機對人體的實際輻射遠遠低于手機最大發射功率下的SAR 值，而且在使用過程中不輻射低頻無線電波, CDMA 手機是名副其實的"綠色手機"!
工商網監
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