【導讀】我國有三大運營商，中國移動、中國聯(lián)通、中國電信，它們均采用不同的3G網(wǎng)絡制式。而手機輻射一直都是我們所關注的問題所在，過強的手機輻射將會危害健康，因此，對于不同的網(wǎng)絡制式，其輻射又有何差異呢？一起來了解吧！
要說3G網(wǎng)絡，現(xiàn)今國內(nèi)的三大運營商均采取不同的3G網(wǎng)絡制式，中國移動為TD-SCDMA，中國聯(lián)通為WCDMA，中國電信為CDMA2000，三種制式均是基于CDMA技術。而中國移動與中國聯(lián)通2G時代以GSM網(wǎng)絡為基礎，而中國電信則為CDMA（1X）。一直以來，手機輻射都是人們的關注所在，雖然人們知道過強的輻射會危害健康，但是手機輻射是怎樣的一個情況？不同網(wǎng)絡制式的輻射的差異如何？接下來一起來了解。
圖1：運營商3G網(wǎng)絡輻射情況解析
GSM/CDMA發(fā)射功率要求
首先我們需要看看2G網(wǎng)絡下，GSM與CDMA網(wǎng)絡的發(fā)射功率差異，了解它們的各自輻射狀況，進而再進一步延伸到3G網(wǎng)絡中。從CDMA和GSM相關技術規(guī)范對手機發(fā)射功率的要求中可以知道，目前普遍使用的GSM手機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），低頻段的最大發(fā)射功率更高。同時規(guī)范要求，對于GSM900和1800頻段，通信過程中手機最小發(fā)射功率分別不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A規(guī)范對手機最大發(fā)射功率要求為0.2W-1W（23dBm-30dBm），實際上目前網(wǎng)絡上允許CDMA手機的最大發(fā)射功率為23dBm (0.2W)，規(guī)范對CDMA手機最小發(fā)射功率沒有要求。因此CDMA網(wǎng)絡所規(guī)范的最大發(fā)射功率要小于GSM網(wǎng)絡。
圖2：CDMA/GSM發(fā)射功率比較
圖3：電話周圍形成輻射磁場
對于CDMA系統(tǒng)，在隨機接入狀態(tài)下，手機會根據(jù)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(fā)射功率,，發(fā)送第一個Access Probe，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有得到基站的應答信息，手機會加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個Access Probe，如果在規(guī)定時間內(nèi)還沒有得到基站的應答信息，手機會再加大發(fā)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(shù)為止。在通話狀態(tài)下，每1.25ms 基站會向手機發(fā)送一個功率控制命令信息，命令手機增大或減少發(fā)射功率，步長為1dB。
CDMA系統(tǒng)具有獨特的技術，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對上行鏈路預算的改善等，CDMA系統(tǒng)對手機的發(fā)射功率的要求比GSM系統(tǒng)對手機發(fā)射功耗要小。由于且GSM手機在接入過程中以最大的功率發(fā)射，在通話過程中功率控制速度較慢，所以手機以大功率發(fā)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(fā)射功率維持在一個較低的水平。
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手機安全輻射標準與發(fā)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(zhì)量吸收的射頻功率。
其中σ是人體組織的電導率，為人體組織的密度，E為人體組織內(nèi)因受電磁輻射產(chǎn)生的場強。這三個參數(shù)都是人體位置的函數(shù)。如果要求某一器官吸收的射頻功率，則可由積分關系得出，M是器官的質(zhì)量，也可指整個人體。
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(nèi)場強分布的關系非常困難。但根據(jù)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，天線輸入功率越大，在人體內(nèi)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(nèi)的實際場強值。
手機輻射屬于人不能控制射頻源的非控制輻射。需要說明的是，目前進行的手機SAR測試得到的結果，均是在手機以最大發(fā)射功率和全速率的情況下得到的。CDMA手機最大發(fā)射功率為0.2W，GSM手機最大發(fā)射功率為2W，但GSM手機只在1/8的時間發(fā)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。
圖4：手機輻射
不過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(fā)射，特別是CDMA手機以全速率，最大功率發(fā)射的概率極小。GSM手機以大功率發(fā)射的概率遠遠大于CDMA手機大功率發(fā)射的概率，CDMA手機的平均發(fā)射功率遠遠小于CDMA手機的最大發(fā)射功率，也遠遠小于GSM手機的平均發(fā)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。
此外，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(jù)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(fā)射產(chǎn)生的低頻脈沖電磁波已經(jīng)影響到精密醫(yī)療設備、助聽設備的正常使用，是否對人體也有害目前尚無定論。因此為避免GSM手機的缺陷，第三代移動通信系統(tǒng)（以CDMA技術為技術）的終端設備發(fā)射的將都是跟CDMA手機一樣采用連續(xù)的無線電波而非脈沖電波。
系統(tǒng)測試
究竟GSM手機和CDMA手機輻射功率相差多少？為得出實際的客觀的比較結果，一家國際著名的CDMA技術權威公司和國內(nèi)某知名的GSM網(wǎng)絡優(yōu)化公司技術人員進行了一個系統(tǒng)式的發(fā)射功率測試，沿北京市二環(huán)路全線進行了CDMA和GSM現(xiàn)網(wǎng)中手機發(fā)射功率的測試。測試結果表明，在二環(huán)路上CDMA手機平均發(fā)射率為1.72毫瓦，GSM手機平均發(fā)射率為773毫瓦，兩者相差449倍。
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CDMA測試手機和GSM測試手機同時拔打1861，汽車內(nèi)收音機調(diào)整到適當音量，摸擬雙向通話。車速40km左右。GSM手機每480ms抽樣一次，CDMA手機每20ms抽樣一次。
圖5：GSM手機發(fā)射功率分布圖
圖6：CDMA手機發(fā)射功率分布圖
CDMA手機的線性平均發(fā)射功率為2.4dBm (1.72毫瓦)，以最大功率 (23dBm，0.2瓦) 發(fā)射的概率為0.2%；GSM手機的線性平均發(fā)射功率為28.9dBm (773毫瓦)，以最大功率(2瓦)發(fā)射的概率為21.8%。測試的環(huán)境中，北京移動GSM網(wǎng)絡已相當成熟，基站間距較小，GSM手機可以較小功率發(fā)射；而CDMA網(wǎng)絡處于發(fā)展階段，基站密度與信號都沒有GSM要來得好，如果加以優(yōu)化后，相信CDMA網(wǎng)絡的發(fā)射功率應該會更加低。實際上，GSM即使在信號比較好的情況下，發(fā)射功率也沒有做到很小，而且不太穩(wěn)定，信號稍一波動容易回到最大的發(fā)射功率33dBm上。
動手實際測試
我們也進行了相關的簡單測試，采用Estack ES-305A型電子輻射檢測儀，第一階段將手機撥號，使其為通話狀態(tài)，但尚未接通，此刻來使用輻射測試儀測試手機周圍輻射，找到平均輻射值最大的地方。第二階段用手機撥號，接通五秒后，利用輻射測試儀在手機四周檢測，同樣是找到平均輻射值最大的地方。
圖7：Estack ES-305A型電子輻射檢測儀
Estack ES-305A型電子輻射檢測儀是一臺精密的智能電子儀器，輻射測量范圍，低頻在0-200伏/米（低頻輻射電場強度），高頻在0-2000微瓦/平方厘米（高頻輻射功率密度）。精確度方面，電場強度為0.1伏/米，而功率密度在1微瓦/平方厘米。頻率范圍在20HZ-3000MHZ，感應軸為單軸。
圖8：Estack ES-305A型電子輻射檢測儀
由于手機輻射的大小除卻與所處信號強度環(huán)境有關，還與手機內(nèi)部設計有關，因此我們以聯(lián)通的網(wǎng)絡作為對比，看看電信與聯(lián)通、移動與聯(lián)通的網(wǎng)絡輻射對比。機型方面的組合為CDMA與WCDMA版的HTC One，TD-SCDMA與WCDMA版的vivo Xplay。測試中我們會分別進行2G與3G網(wǎng)絡的輻射對比，所處環(huán)境中網(wǎng)絡信號都滿格，盡量保證三大運營商都有較好的網(wǎng)絡環(huán)境。（單位：微瓦/平方厘米）
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測試中我們采用單反翻拍的形式，由于輻射數(shù)值是不斷變化的，因此儀表顯示中的瞬時輻射數(shù)值只是代表某一時刻的，并不代表平均的輻射數(shù)值。最大值直接在儀器顯示，平均值通過觀察30S左右的數(shù)值記錄起來計算得到。
圖9：聯(lián)通GSM：未接通 最大值411 平均值352
圖10：聯(lián)通GSM：已接通 最大值393 平均值285
圖11：聯(lián)通WCDMA：未接通 最大值130 平均值30
圖12：聯(lián)通WCDMA：已接通 最大值60 平均值5
圖13：電信CDMA：已接通 最大值31 平均值4
圖14：發(fā)射強度數(shù)值對比（單位：微瓦/平方厘米）
中國聯(lián)通與中國電信的網(wǎng)絡對比中，在2G網(wǎng)絡下，聯(lián)通轉(zhuǎn)為GSM網(wǎng)絡，不論是撥號未接通還是接通中，其突發(fā)的發(fā)射強度都會比較大，一般最大值到400多。未接通下，其發(fā)射強度維持在較高的水平，約在200-300之間；接通后，發(fā)射強度逐漸降低，不過都維持在100-200左右。
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聯(lián)通WCDM網(wǎng)絡下，發(fā)射強度大幅降低，最大值維持在100以下，平均只有0-30左右，接通后其輻射基本可以忽略；中國電信通話會自動轉(zhuǎn)為CDMA 1X網(wǎng)絡，而它的表現(xiàn)最佳，最大發(fā)射強度只是在30左右，而不論是未接通還是接通下，發(fā)射強度只在個位數(shù)徘徊。接下來看看聯(lián)通與移動的比較：
圖15：發(fā)射強度測試
前面已經(jīng)說到，手機的發(fā)射強度除了跟網(wǎng)絡環(huán)境有關，還與手機的電路設計有關。vivo Xplay的信號最強的地方在底部位置，很有可能便是天線設計的地方，雖然并不在聽筒附近，對人地的傷害并沒有太大，但與HTC One相比，其信號屏蔽還需加強。
圖16：發(fā)射強度數(shù)值對比（單位：微瓦/平方厘米）
說回網(wǎng)絡的狀況，聯(lián)通GSM網(wǎng)絡與前面的測試情況較為相似，未接通與已接通狀況下的發(fā)射強度都較強，平均達到了300以上。在聯(lián)通WCDMA下，發(fā)射強度有了很大的改善，基本與HTC One測試的狀況保持一致，平均能夠維持在30以下的較低水平（突發(fā)有達到100以上的狀況）。
中國移動的測試受網(wǎng)絡環(huán)境的影響，GSM網(wǎng)絡的狀況與聯(lián)通GSM狀況基本是一樣的，都達到了300以上的數(shù)值；TD-SCDMA網(wǎng)絡下，進行撥號通話其會自動轉(zhuǎn)換為2G E網(wǎng)承載（Xplay信號顯示仍然為H），因此發(fā)射強度與GSM網(wǎng)絡是相似的。首先我們推測由于我們所處的地點雖然TD信號不錯，但是可能通話承載被劃定由E網(wǎng)承擔，這就造成TD不走語音通話的線路，所以我們找了其他TD信號的地方重新測試，果然在TD承載通話的狀況下，發(fā)射強度也會大幅度下降，甚至比與WCDMA要低。
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小結
從測試可以看出，三大運營商雖然所采用的網(wǎng)絡制式不同，但是其本質(zhì)都是屬于CDMA技術，因此相比GSM網(wǎng)絡有著較大的輻射優(yōu)勢。我們可以確定GSM網(wǎng)絡在各方面環(huán)境與CDMA網(wǎng)絡相近的情況下，前者的輻射強度要大于后者。日常如果我們通話、短信、上網(wǎng)等操作走的是3G網(wǎng)絡，那么輻射強度會維持在較低的水平，當然CDMA這里仍然是具有優(yōu)勢的，但相比2G網(wǎng)絡，3G時代的優(yōu)勢沒有太過明顯。
不過我們需要留意的是，三大運營商中，中國移動與中國聯(lián)通雖然在3G覆蓋上已經(jīng)有長足的發(fā)展，但一些網(wǎng)絡盲點或信號較弱的地方仍然會轉(zhuǎn)為2G E網(wǎng)，這里中國電信CDMA網(wǎng)絡的優(yōu)勢便會突顯出來。
3G網(wǎng)絡輻射
3G時代下，三大運營商雖然都采取了不同的網(wǎng)絡制式，但其與CDMA技術并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，因此手機的發(fā)射功率能夠得到有效的控制。理論上，TD-SCDMA、WCDMA與CDMA2000的發(fā)射功率均是處在同一等級上，輻射也能夠大幅度減小。
前面我們已經(jīng)了解到GSM/CDMA網(wǎng)絡的輻射情況對比，2G網(wǎng)絡下，在大多數(shù)的環(huán)境中（假定網(wǎng)絡信號穩(wěn)定、基站密度較高），CDMA網(wǎng)絡無疑在發(fā)射功率與輻射上要小于GSM網(wǎng)絡。3G網(wǎng)絡下，由于三大運營商均采取了CDMA技術的制式，因此能夠減少手機的輻射。話雖如此，中國移動與中國聯(lián)通2G時代下采用GSM網(wǎng)絡，雖然經(jīng)過了多年的3G建網(wǎng)后，3G網(wǎng)絡覆蓋與信號都有大幅度的提高，但仍然存在很多3G信號的盲區(qū)或者信號弱的地方，這就導致手機會自動切換為2G的GSM網(wǎng)絡。
由于CDMA和GSM的技術體制對CDMA和GSM手機的發(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制不同，在通信過程中，CDMA手機的平均發(fā)射功率遠遠低于GSM手機的平均發(fā)射功率。從測試中可知CDMA手機的平均發(fā)射功率比GSM手機的發(fā)射功率小500多倍，考慮到GSM手機只在八分之一時間內(nèi)發(fā)射，在同等時間內(nèi)，CDMA輻射的能量比GSM手機輻射的能量小60倍以上。
圖17：CDMA技術相對來說“綠色”
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