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、語音激活等技術(shù)，以及IS-95 規(guī)范對手機最大發(fā)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(dǎo)對"綠色手機"提出了質(zhì)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(chǎn)生輻射，因此GSM 手機與CDMA 手機的SAR 值 (人體單位質(zhì)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(jié)果，由一家國際著名的CDMA 技術(shù)權(quán)威公司和國內(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)路全線進行了CDMA 和GSM現(xiàn)網(wǎng)中手機發(fā)射功率的測試。測試結(jié)果表明，在二環(huán)路上CDMA 手機平均發(fā)射功率為2.4 dBm(1.72mW), GSM 手機平均發(fā)射功率為28.9dBm(773 mW)，考慮到GSM手機只在八分之一時間內(nèi)發(fā)射，GSM 手機在時間上的等效平均發(fā)射功率可減少到19.85dBm(96.63mW)。由此而見，CDMA 手機的平均發(fā)射功率相當于GSM 手機在時間上的等效平均發(fā)射功率的1.78%。

一、CDMA 和GSM 系統(tǒng)對手機發(fā)射功率要求比較

我們先來了解一下CDMA 和GSM 相關(guān)技術(shù)規(guī)范對手機發(fā)射功率的要求。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)，同時規(guī)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(tǒng)中采用快速的反向功率控制、軟切換、語音激活等技術(shù)，以及IS-95 規(guī)范對手機最大發(fā)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(dǎo)對"綠色手機"提出了質(zhì)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(chǎn)生輻射，因此GSM 手機與CDMA 手機的SAR 值 (人體單位質(zhì)量吸收的射頻功率) 大體相當。

一、CDMA 和GSM 系統(tǒng)對手機發(fā)射功率要求比較
我們先來了解一下CDMA 和GSM 相關(guān)技術(shù)規(guī)范對手機發(fā)射功率的要求。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)，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)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)，目前網(wǎng)絡(luò)實際上允許手機的最大發(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。
在實際通信過程中，在某個時刻某個地點，手機的實際發(fā)射功率取決于環(huán)境，系統(tǒng)對通信質(zhì)量的要求,語音激活等諸多因素, 實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)計和規(guī)劃中, 對于基本相同的誤幀率要求, GSM系統(tǒng)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(tǒng)采用擴頻技術(shù), 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(tǒng)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(fā)射功率的初始值的取定及功率控制機制。手機與系統(tǒng)的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務(wù)通信階段。對于GSM系統(tǒng)，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(tǒng)允許的最大功率發(fā)射 (通常是手機的最大發(fā)射功率)。在分配專用信道(SDCCH 或TCH)后，手機會根據(jù)基站的指令調(diào)整手機的發(fā)射功率，調(diào)整的步長通常為2dB。調(diào)整的頻率為60ms 一次。

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(yīng)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(yīng)答信息，手機會再加大發(fā)射功率。這個過程重復(fù)下去，直到收到基站的應(yīng)答或者到達設(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。

由上面的比較可以看出，考慮到CDMA 系統(tǒng)其他獨有的技術(shù), 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(yù)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)射功的要求要小得多。而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。上述的定性分析結(jié)論在后面的實際測量中得到了驗證。

二、路測試驗描述和結(jié)果分析

路測實驗進行了CDMA 和GSM 手機在實際通信過程中發(fā)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(nèi)收音機調(diào)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(jié)果是： CDMA 手機的線性平均發(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GSM 網(wǎng)絡(luò)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(luò)處于發(fā)展階段, 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后, 對CDMA 手機發(fā)射功率的要求會更小。

三、手機安全輻射標準與手機發(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(xué)的結(jié)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。 (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(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，理論上計算天線輻射功率與人體內(nèi)場強分布的關(guān)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(jié)構(gòu)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(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。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(jié)果，均是在手機以最大發(fā)射功率和全速率移動的情況下得到的。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。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。從前面路測的統(tǒng)計結(jié)果來看，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。

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(yīng)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(yīng)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(yīng)也日益引起人們的關(guān)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(shè)備, 助聽設(shè)備的正常使用, 是否對人手機最小發(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)，目前網(wǎng)絡(luò)實際上允許手機的最大發(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。在實際通信過程中，在某個時刻某個地點，手機的實際發(fā)射功率取決于環(huán)境，系統(tǒng)對通信質(zhì)量的要求,語音激活等諸多因素, 實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)計和規(guī)劃中, 對于基本相同的誤幀率要求, GSM系統(tǒng)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(tǒng)采用擴頻技術(shù), 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(tǒng)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(fā)射功率的初始值的取定及功率控制機制。手機與系統(tǒng)的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務(wù)通信階段。對于GSM系統(tǒng)，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(tǒng)允許的最大功率發(fā)射 (通常是手機的最大發(fā)射功率)。在分配專用信道(SDCCH 或TCH)后，手機會根據(jù)基站的指令調(diào)整手機的發(fā)射功率，調(diào)整的步長通常為2dB。調(diào)整的頻率為60ms 一次。

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(yīng)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(yīng)答信息，手機會再加大發(fā)射功率。這個過程重復(fù)下去，直到收到基站的應(yīng)答或者到達設(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。

由上面的比較可以看出，考慮到CDMA 系統(tǒng)其他獨有的技術(shù), 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(yù)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)射功的要求要小得多。而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。上述的定性分析結(jié)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(jié)果，均是在手機以最大發(fā)射功率和全速率移動的情況下得到的。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。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。從前面路測的統(tǒng)計結(jié)果來看，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。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(yīng)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(yīng)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(yīng)也日益引起人們的關(guān)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(shè)備, 助聽設(shè)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(tǒng)的終端設(shè)備發(fā)射的將都是象CDMA 手機一樣連續(xù)的無線電波而非脈沖電波。

由于CDMA 和GSM 的技術(shù)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，在實際通信過程中， 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。現(xiàn)網(wǎng)實測證實，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。手機輻射的安全標準SAR 值是在手機以最大功率發(fā)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(fā)射功率遠遠小于CDMA 手機的最大發(fā)射功率，也遠小于GSM 手機的平均發(fā)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(fā)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"!