【導(dǎo)讀】我國(guó)有三大運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信，它們均采用不同的3G網(wǎng)絡(luò)制式。而手機(jī)輻射一直都是我們所關(guān)注的問題所在，過強(qiáng)的手機(jī)輻射將會(huì)危害健康，因此，對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)制式，其輻射又有何差異呢？一起來(lái)了解吧！
要說(shuō)3G網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的三大運(yùn)營(yíng)商均采取不同的3G網(wǎng)絡(luò)制式，中國(guó)移動(dòng)為TD-SCDMA，中國(guó)聯(lián)通為WCDMA，中國(guó)電信為CDMA2000，三種制式均是基于CDMA技術(shù)。而中國(guó)移動(dòng)與中國(guó)聯(lián)通2G時(shí)代以GSM網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，而中國(guó)電信則為CDMA（1X）。一直以來(lái)，手機(jī)輻射都是人們的關(guān)注所在，雖然人們知道過強(qiáng)的輻射會(huì)危害健康，但是手機(jī)輻射是怎樣的一個(gè)情況？不同網(wǎng)絡(luò)制式的輻射的差異如何？接下來(lái)一起來(lái)了解。
圖1：運(yùn)營(yíng)商3G網(wǎng)絡(luò)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(luò)下，GSM與CDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射功率差異，了解它們的各自輻射狀況，進(jìn)而再進(jìn)一步延伸到3G網(wǎng)絡(luò)中。從CDMA和GSM相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)手機(jī)發(fā)射功率的要求中可以知道，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），低頻段的最大發(fā)射功率更高。同時(shí)規(guī)范要求，對(duì)于GSM900和1800頻段，通信過程中手機(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），實(shí)際上目前網(wǎng)絡(luò)上允許CDMA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)射功率沒有要求。因此CDMA網(wǎng)絡(luò)所規(guī)范的最大發(fā)射功率要小于GSM網(wǎng)絡(luò)。
圖2：CDMA/GSM發(fā)射功率比較
圖3：電話周圍形成輻射磁場(chǎng)
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。
CDMA系統(tǒng)具有獨(dú)特的技術(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)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)射功耗要小。由于且GSM手機(jī)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(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。
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手機(jī)安全輻射標(biāo)準(zhǔn)與發(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。
其中σ是人體組織的電導(dǎo)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(chǎng)強(qiáng)。這三個(gè)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(guān)系得出，M是器官的質(zhì)量，也可指整個(gè)人體。
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，天線輸入功率越大，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。
手機(jī)輻射屬于人不能控制射頻源的非控制輻射。需要說(shuō)明的是，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。
圖4：手機(jī)輻射
不過我們不能因?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。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。
此外，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、助聽設(shè)備的正常使用，是否對(duì)人體也有害目前尚無(wú)定論。因此為避免GSM手機(jī)的缺陷，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（以CDMA技術(shù)為技術(shù)）的終端設(shè)備發(fā)射的將都是跟CDMA手機(jī)一樣采用連續(xù)的無(wú)線電波而非脈沖電波。
系統(tǒng)測(cè)試
究竟GSM手機(jī)和CDMA手機(jī)輻射功率相差多少？為得出實(shí)際的客觀的比較結(jié)果，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)化公司技術(shù)人員進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)式的發(fā)射功率測(cè)試，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)射率為1.72毫瓦，GSM手機(jī)平均發(fā)射率為773毫瓦，兩者相差449倍。
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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，摸擬雙向通話。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。
圖5：GSM手機(jī)發(fā)射功率分布圖
圖6：CDMA手機(jī)發(fā)射功率分布圖
CDMA手機(jī)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(jī)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(cè)試的環(huán)境中，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，基站密度與信號(hào)都沒有GSM要來(lái)得好，如果加以優(yōu)化后，相信CDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射功率應(yīng)該會(huì)更加低。實(shí)際上，GSM即使在信號(hào)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(hào)稍一波動(dòng)容易回到最大的發(fā)射功率33dBm上。
動(dòng)手實(shí)際測(cè)試
我們也進(jìn)行了相關(guān)的簡(jiǎn)單測(cè)試，采用Estack ES-305A型電子輻射檢測(cè)儀，第一階段將手機(jī)撥號(hào)，使其為通話狀態(tài)，但尚未接通，此刻來(lái)使用輻射測(cè)試儀測(cè)試手機(jī)周圍輻射，找到平均輻射值最大的地方。第二階段用手機(jī)撥號(hào)，接通五秒后，利用輻射測(cè)試儀在手機(jī)四周檢測(cè)，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(cè)儀
Estack ES-305A型電子輻射檢測(cè)儀是一臺(tái)精密的智能電子儀器，輻射測(cè)量范圍，低頻在0-200伏/米（低頻輻射電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)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(yīng)軸為單軸。
圖8：Estack ES-305A型電子輻射檢測(cè)儀
由于手機(jī)輻射的大小除卻與所處信號(hào)強(qiáng)度環(huán)境有關(guān)，還與手機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)有關(guān)，因此我們以聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)作為對(duì)比，看看電信與聯(lián)通、移動(dòng)與聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)輻射對(duì)比。機(jī)型方面的組合為CDMA與WCDMA版的HTC One，TD-SCDMA與WCDMA版的vivo Xplay。測(cè)試中我們會(huì)分別進(jìn)行2G與3G網(wǎng)絡(luò)的輻射對(duì)比，所處環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)信號(hào)都滿格，盡量保證三大運(yùn)營(yíng)商都有較好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。（單位：微瓦/平方厘米）
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測(cè)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(shí)輻射數(shù)值只是代表某一時(shí)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(lái)計(jì)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(qiáng)度數(shù)值對(duì)比（單位：微瓦/平方厘米）
中國(guó)聯(lián)通與中國(guó)電信的網(wǎng)絡(luò)對(duì)比中，在2G網(wǎng)絡(luò)下，聯(lián)通轉(zhuǎn)為GSM網(wǎng)絡(luò)，不論是撥號(hào)未接通還是接通中，其突發(fā)的發(fā)射強(qiáng)度都會(huì)比較大，一般最大值到400多。未接通下，其發(fā)射強(qiáng)度維持在較高的水平，約在200-300之間；接通后，發(fā)射強(qiáng)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(luò)下，發(fā)射強(qiáng)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(guó)電信通話會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)，而它的表現(xiàn)最佳，最大發(fā)射強(qiáng)度只是在30左右，而不論是未接通還是接通下，發(fā)射強(qiáng)度只在個(gè)位數(shù)徘徊。接下來(lái)看看聯(lián)通與移動(dòng)的比較：
圖15：發(fā)射強(qiáng)度測(cè)試
前面已經(jīng)說(shuō)到，手機(jī)的發(fā)射強(qiáng)度除了跟網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有關(guān)，還與手機(jī)的電路設(shè)計(jì)有關(guān)。vivo Xplay的信號(hào)最強(qiáng)的地方在底部位置，很有可能便是天線設(shè)計(jì)的地方，雖然并不在聽筒附近，對(duì)人地的傷害并沒有太大，但與HTC One相比，其信號(hào)屏蔽還需加強(qiáng)。
圖16：發(fā)射強(qiáng)度數(shù)值對(duì)比（單位：微瓦/平方厘米）
說(shuō)回網(wǎng)絡(luò)的狀況，聯(lián)通GSM網(wǎng)絡(luò)與前面的測(cè)試情況較為相似，未接通與已接通狀況下的發(fā)射強(qiáng)度都較強(qiáng)，平均達(dá)到了300以上。在聯(lián)通WCDMA下，發(fā)射強(qiáng)度有了很大的改善，基本與HTC One測(cè)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(dá)到100以上的狀況）。
中國(guó)移動(dòng)的測(cè)試受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，GSM網(wǎng)絡(luò)的狀況與聯(lián)通GSM狀況基本是一樣的，都達(dá)到了300以上的數(shù)值；TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)下，進(jìn)行撥號(hào)通話其會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為2G E網(wǎng)承載（Xplay信號(hào)顯示仍然為H），因此發(fā)射強(qiáng)度與GSM網(wǎng)絡(luò)是相似的。首先我們推測(cè)由于我們所處的地點(diǎn)雖然TD信號(hào)不錯(cuò)，但是可能通話承載被劃定由E網(wǎng)承擔(dān)，這就造成TD不走語(yǔ)音通話的線路，所以我們找了其他TD信號(hào)的地方重新測(cè)試，果然在TD承載通話的狀況下，發(fā)射強(qiáng)度也會(huì)大幅度下降，甚至比與WCDMA要低。
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小結(jié)
從測(cè)試可以看出，三大運(yùn)營(yíng)商雖然所采用的網(wǎng)絡(luò)制式不同，但是其本質(zhì)都是屬于CDMA技術(shù)，因此相比GSM網(wǎng)絡(luò)有著較大的輻射優(yōu)勢(shì)。我們可以確定GSM網(wǎng)絡(luò)在各方面環(huán)境與CDMA網(wǎng)絡(luò)相近的情況下，前者的輻射強(qiáng)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(luò)，那么輻射強(qiáng)度會(huì)維持在較低的水平，當(dāng)然CDMA這里仍然是具有優(yōu)勢(shì)的，但相比2G網(wǎng)絡(luò)，3G時(shí)代的優(yōu)勢(shì)沒有太過明顯。
不過我們需要留意的是，三大運(yùn)營(yíng)商中，中國(guó)移動(dòng)與中國(guó)聯(lián)通雖然在3G覆蓋上已經(jīng)有長(zhǎng)足的發(fā)展，但一些網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)或信號(hào)較弱的地方仍然會(huì)轉(zhuǎn)為2G E網(wǎng)，這里中國(guó)電信CDMA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)便會(huì)突顯出來(lái)。
3G網(wǎng)絡(luò)輻射
3G時(shí)代下，三大運(yùn)營(yíng)商雖然都采取了不同的網(wǎng)絡(luò)制式，但其與CDMA技術(shù)并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，因此手機(jī)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(jí)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(luò)的輻射情況對(duì)比，2G網(wǎng)絡(luò)下，在大多數(shù)的環(huán)境中（假定網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定、基站密度較高），CDMA網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑在發(fā)射功率與輻射上要小于GSM網(wǎng)絡(luò)。3G網(wǎng)絡(luò)下，由于三大運(yùn)營(yíng)商均采取了CDMA技術(shù)的制式，因此能夠減少手機(jī)的輻射。話雖如此，中國(guó)移動(dòng)與中國(guó)聯(lián)通2G時(shí)代下采用GSM網(wǎng)絡(luò)，雖然經(jīng)過了多年的3G建網(wǎng)后，3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋與信號(hào)都有大幅度的提高，但仍然存在很多3G信號(hào)的盲區(qū)或者信號(hào)弱的地方，這就導(dǎo)致手機(jī)會(huì)自動(dòng)切換為2G的GSM網(wǎng)絡(luò)。
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，在通信過程中，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。從測(cè)試中可知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。
圖17：CDMA技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)“綠色”
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