一:手机发射功率与辐射的关系
相信许多网友都听说过有人提醒不要在手机信号只有一格时拨打打电话,声称这时候的辐射值是平常满格时的1000倍,听得让大家毛骨悚然,引起大家对手机辐射问题的关注。对此我国手机辐射测量的权威机构——信产部电信研究院中国泰尔实验室对此进行了测试。
在实验室里,专家把通过吧手机放进了一个全封闭的实验环境进行检测,此时手机只能接收到机站模拟器发出的信号。实验人员首先让手机处于信号满格状态,此时机站模拟器上的信号强度值显示为21,手机的发射功率接近120单位值。随后,实验人员调整机站模拟器,信号强度值减弱到-5,这时手机只有一格信号。根据仪器显示,此时手机的发射功率只有90个单位值,小于信号满格的时候。
专家介绍,手机的发射功率决定了手机辐射的大小。如果手机信号一格时辐射真的是满格时的1000倍,意味着信号一格的时候发射功率应该远远大于满格的时候,而上诉的实验结果却正好与传闻相反,在此可以彻底的把传言击败。
这个实验说明,在手机显示信号比较弱的时候,并不代表手机的发射功率大。手机信号比较弱,基站通过评估整体的情况,来决定手机的功率是提高或者是降低,并不是一味地都会让手机把功率提高。信号剩一格 辐射大一千倍这个说法是没有科学依据的。”
虽然目前国际上对手机发射功率与人体辐射之间是否有必然联系尚无定论,但可以肯定的是,发射功率是手机辐射的主要来源,手机发射功率越大,辐射理论也就越大,同时在正常使用的情况下,手机的发射功率越小,手机的寿命越长、耗电越少。
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二:手机发射功率的国际标准
手机辐射大小以何为标准,专家介绍,国际科学界用“SAR”值来对手机辐射进行量化和测量。“SAR”是“SpecificAbsorptionRate”的缩写,即“比吸收率”。就是单位时间内单位质量的物质吸收的电磁吸收辐射能量。通俗地讲,就是测量手机辐射对人体的影响是否符合标准。目前国际通用的标准为:以6分钟计时,每公斤脑组织吸收的电磁辐射能量不得超过2瓦。这一标准作为国际业界的通用标准,在业界内仍鲜为人知。有不少知名业界专家至今仍以为手机辐射主要是测量手机发射的峰值功率;也有专业人士认为主要取决于基站对手机的功率控制。据中国泰尔实验室专门从事该项工作的电磁辐射测量专家、泰尔实验室副主任王南、马鑫两位专家介绍,只有“SAR”值才是衡量手机辐射量的惟一标准。
对于GSM手机与CDMA手机谁更环保是目前消费者关心的话题之一,据专家介绍,以GSM手机在拨号时会对话筒、固定电话、计算机显示屏产生干扰,而CDMA手机则不受影响的现象为据,断定GSM手机的电磁辐射要大些;或者通过测量GSM手机发射的峰值功率为2瓦、而CDMA手机发射功率的指标为0.2瓦,就断定GSM的手机辐射量是CDMA手机的10倍,这些说法都缺乏科学依据。
两位专家指出:CDMA手机信号工作的方式是连续的,而GSM手机发射的是脉冲信号,易与其他电器产生耦合。仅仅通过因手机发射的是脉冲信号,对话筒、固定电话和显示屏产生干扰,就得出GSM手机辐射高的结论是错误的。而关于GSM手机的电磁辐射是CDMA手机10倍的说法,王南、马鑫、魏然等专家认为这与许多专业人士不了解“SAR”值有关。由于GSM采用时分多址(TDMA)技术,虽然其峰值功率为2瓦,但实际功率仅为0.25瓦,再加上“SAR”值的计量是一个单位时间的累计过程,因此实际检测数据表明:GSM手机与CDMA手机的电磁辐射值处于同一个水平,并无谁比谁更环保一说。
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三:如何尽量避免手机辐射带来的危害
手机辐射这一话题是大家极为关心的了,虽然依然没有证据证明目前手机对人体有伤害,但是我们对此还是要做到防患于未然,那么究竟如何才能够尽量避免在使用手机的过程中减少手机辐射所带来的影响呢?对此我们PConline手机频道对此进行了分析,罗列出了几点大家在使用手机时应当注意的事项,希望能够帮助大家降低在使用手机过程中的未知影响。
从我们测试所得的成绩来看,因为障碍物的阻挡会引起频率的切换,而在实际当中GSM 1800的频段所需的能耗要比GSM 900的强出不少,但是又基于GSM 1800频段的穿透力较弱,因此只有在户外使用手机才能够保证手机使用GSM 1800的频率,毕竟GSM 1800的发射功率要GSM 900所需的发射功率低许多,在此用户要降低手机发射频率以减少对人体自身的辐射的话就非常简单了,
另外,在测试中我们发现如果场强仪越靠近手机,那么所测得的数字就越大,换句话说就是辐射越大。另外在测试的时候我们还发现手机的电话接通的前10秒,手机的发射功率一般是处于最大状态,不论是在室内还是户外,辐射量都是最大的,只有在通话正常稳定之后手机自动调整且降低发射功率,在保证通话质量的前提下将发射功率降到最低。
为此我们要把手机辐射降到最低的话需要做到以下几点:
1:尽量到空旷或者靠近窗户无遮挡的地方打电话
2:在电话拨号但未接通对方电话的过程中尽量不要把手机靠近头部
3:远离手机,利用耳机或者蓝牙耳机进行通话
4:晚上睡觉手机尽量不要放于床头,因为待机也有一定的辐射量
5:选择正规大品牌有质量保证的手机,许多国产机没有经过功率调试
6:选择小灵通替换手机以降低辐射的影响
7:尽量的少用手机,多用固定电话
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一、手机发射功率的两个方面
手机发射功率在PHS、GSM、CDMA2000 1x、WCDMA等协议中,被设计得越来越复杂,它的重要性已不言而喻,哪手机发射功率是大些好哪,还是小些好哪?事实上单纯的说大些好或者小些好,都实在不是一个明智的回答,因为在设计手机功率时,要考虑以下两个方面:
1、在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好
*、手机发射功率越小,手机的耗电量就越小,待机时间、通话时间越长;
*、手机发射功率越小,对同系统别的手机的干扰越小,这不仅给同系统别的手机创造了好的无线环境,同时对于CDMA2000 1x、WCDMA来说,这就意味着小区容量越大;
*、手机发射功率越小,对别的无线设备干扰越小,这就给别的无线设备创造了好的无线环境;
2、在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率希望能被调整的大些,再大些,再大些......
*、手机在小区的远端时,为了保证手机信号经过长距离传输到达基站后,手机信号仍能被正确解调,也就是手机发射功率要足够大,以克服信号经过长距离传输的衰减;
*、手机被建筑物或其它遮挡,在无线阴影区内,手机发射功率也要足够大,以克服手机信号必须经过多次的反射、折射及长距离传输的衰减;
*、手机在干扰比较大的情况下,如邻信道、同信道干扰,阻塞等等,手机发射功率也要足够大,以克服噪声的干扰。
综上所述,手机发射功率存在着两面性,一方面在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好;另一方面,在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率必须要大一些,甚至要再大一些。这两方面看似矛盾,实为统一,准确表述为:手机必须发出足够大的功率,以保证通信质量,在保证通信质量的前提下,手机发射功率越小越好。换言之,手机发射功率最好根据实际情况能够被控制,该大则大,该小则小。
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二、PHS(小灵通)手机发射功率
PHS(Personal Handyphone system的缩写)为日本独立开发出的第三代数字无绳电话系统——个人携带电话系统,它具有很多突出的优点:建设费用低、系统扩充方便,超低的资费标准,因协议简单,而使手机制造成本降低,最终导致手机拥有价格上的优势等等。PHS在中国被称为小灵通,在有些地方也称为“个人通信接入系统PAS(Personal Access System)”
PHS采用日本RCR-STD28协议作为空中无线接口标准,采用微蜂窝技术,因此它必须建置较密集的基站。由于基站覆盖范围较小,其铺设就必须比高功率的移动电话基站密,适于低速状态下的移动。不过,新一代的PHS基站范围已扩大至500米。
基于以上的情况,特别是采用微蜂窝技术,RCR-STD28规定手机的发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率不可控制。
从以上的情况不难看出,PHS手机在小区远端,或阴影区,或受到干扰,是不能以再提高发射功率,以抵消无线信号的长距离传输的损耗,或建筑物等的遮挡损耗,或抵御干扰。这实际上导致的结果就是手机与基站之间的无线链路很脆弱,这是PHS手机协议上的根本弱点之一。
反过来从协议对手机发射功率的规定中我们也不难看出,PHS只能采用微蜂窝技术,通过建置较密集的基站抵消远近效应和阴影效应,否则就会出现大量的无信号区域和通信质量差等问题。在受到干扰,通信质量降低的情况下,手机也无法通过提高发射功率的办法,来保证通信质量。
由于PHS手机发射功率比较小,对别的手机或无线设备干扰也小,它的待机时间、通话时间都比较长,由于PHS手机发射功率不受控制,协议简单,手机制造成本也相对较低。
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三:GSM手机发射功率
GSM协议规定,手机发射功率是可以被基站控制的。基站通过下行SACCH信道,发出命令控制手机的发射功率级别,每个功率级别差2dB,GSM900 手机最大发射功率级别是5(33dBm),最小发射功率级别是19(5dBm),DCS1800手机最大发射功率级别是0(30dBm),最小发射功率级别是15(0dBm)。
从以上不难看出当手机远离基站,或者处于无线阴影区时,基站可以命令手机发出较大功率,直至33dBm(GSM900),以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。如果手机离基站很近,且无任何遮挡物时,基站可以命令手机发出较小功率,直至5dBm(GSM900),以减少手机对同信道、相邻信道的其它GSM用户的干扰和其它无线设备的干扰,而且这样还可以有效延长手机待机时间、通话时间。
从以上不难看出GSM手机发出的最低功率仅为5dBm(GSM900),约为3.2mW,这比PHS的平均功率10mW要小,同时GSM手机发出的最大功率33dBm(GSM900),约为2W,这个信号相对来说是巨大的,对这种大信号不加以严格规定,其干扰也是巨大的。因此GSM就手机发射信号除了发射功率的规定以外,在其它方面也作了适当的规定。(注意:这里是适当的规定,如果规定偏严无疑会加大手机制造成本,如果偏松,无疑会加大干扰。)具体有如下几个方面:
1、Power versus Time
由于GSM是TDMA系统,因此GSM协议通过一个功率对时间的模板来严格限制发射功率在时间域的变化情况,以减少干扰,尤其是对同信道其他时隙的用户的干扰。
2、Output RF Spectrum Due to Modulation /Output RF Spectrum Due to Ramping
GSM通过对手机发射信号的调制谱和切换谱的规定,来限制手机发射信号时的频谱带宽和形状,以减少干扰,尤其是邻信道用户的干扰。
拿GSM协议和PHS协议对比来看,GSM为保证通信质量,规定了手机的发射功率是受基站控制的,根据需要可大可小,但同时又严格规定手机发射信号在时间域和频率域的“形状”(PvT,ORFS),这无疑又极大的限制了手机对外的干扰。而PHS手机的发射功率不可再增大,因此PHS手机与基站之间的无线链路很脆弱的弱点,只能通过建置较密集的基站来解决,这无疑又加大了系统的投资。当然由于它的发射信号始终比较小,信号在时域和频域上的要求也不用很严,生产制造成本、测试成本也都跟着降了下来。
从以上不难看出,同为时分多址系统,单从手机发射功率这点就能看出来,GSM系统优于PHS系统。
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四:CDMA 2000 1x手机发射功率
CDMA顾名思义是码分多址,因此在一个小区内的所有用户,都是同时在同一个频率上通讯,因此每个用户都回受到同小区的其它用户的干扰,每个用户都会干扰同小区的其它用户,因此人们也把CDMA称之为自干扰系统。
CDMA的基本技术之一是功率控制。因为限制CDMA系统容量的因素是总干扰功率,所以控制每个移动台的功率是获得最大容量的关键。在给定条件下,CDMA移动台的功率被控制到能够保证接收话音质量的最小功率。结果是每个移动台到达基站的信号电平几乎相同。这样,每台移动台对其他移动台的干扰被控制到最小。因此CDMA系统容量也被称为“软容量”,也就是CDMA可以通过降低通信质量来提高系统容量。
如果移动台发射功率过大,会对其他用户带来干扰。它会作为其他接收者的背景噪声存在。如果某用户为了获得完美的话音而没有限制的升高发射信号功率,那么他将不仅影响到本网络的其他用户的通话,而且会影响到该频段上其他通信系统用户的使用。
从以上资料不难看出,CDMA 2000 1x不断精确控制手机的发射功率,以达到在能够保证接收质量的情况下的最小功率,下面详细介绍CDMA 2000 1x为实现这个目的所作的有关功率方面的测试规定。
1、Open Loop Output
这部分主要以基站发出大信号、中信号、小信号三种状况下,来检测手机是否能正确估算出开环输出功率,以及开环输出功率范围。
2、Time Response of Open Loop
这部分主要保证,手机在不断运动,或者其他原因,导致接受到基站的信号持续变化时,手机是否能根据这种变化能快速、持续调整开环输出功率。
3、Closed Loop Power Range
对于闭环功率控制,基站命令手机进行输出功率调整以优化功率输出。基于收到的电平,基站命令手机增加和降低输出功率,每1.25 ms变化1 dB(800次/秒)。测试闭环功率性能的标准方法包括验证整个功率范围及手机闭环功率控制范围的线性。CDMA手机必须演示±24dB的闭环功率控制范围以及定义的改变功率的速度,以确定手机是否能跟上基站的命令。
4、Maximum Output Power和Minimum Output Power
根据以上的介绍,其实基站对手机发射的绝对功率并不是很重视,它仅仅是要求手机能根据自己发出的功率上升指令或功率下降指令自动调整输出功率即可,且最好手机能发出无限大或无限小的功率来,但这个要求对手机制造商来说,实在是苛刻,且会无限制的提高手机制造成本,因此折中的方案是将手机按发射功率分类,不同类的手机最大功率必须达到各自要求,也就是至少要大于标准规定的最大功率的下限,小于标准规定的最大功率的上限,使其在小区远端或无线阴影中也能较好通讯。同时要求手机必须能够输出小于最小功率的功率值来,也就是在无线环境比较好,且手机与基站很近时,手机能把自己的输出功率降得很低,以确保对其它手机的最小干扰和对电池的最小消耗。
5、Standby Power
CDMA2000 1x规定手机待机功率要小于-61 dBm,这既保证了对外干扰很小,又保证了在待机时间对电池的小消耗,延长了手机的待机时间。
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五、WCDMA(3G)手机发射功率
GSM和CDMA虽然同为欧洲标准,但WCDMA毕竟是码分多址的,它采纳,也必须采纳CDMA中很多稳定成熟的技术和方案,至少在对手记发射功率控制这块,WCDMA和CDMA2000 1x就非常类似,只是WCDMA对手机功率控制要求更精准、更严格。
笔者认为这里的原因是WCDMA毕竟是码分多址的技术,它需要采用功率控制技术,来平衡用户功率,以保证系统每个用户的通信质量和系统的最大容量。虽然GSM和WCDMA同为欧洲标准,而且GSM是第二代标准,WCDMA是第三代标准,GSM尽管也采用了功率控制技术,但区别还是巨大的:
(1) GSM功率控制速率要慢得多,对功率控制升多少、降多少要求并不是很精准,也不是很严格;
(2) GSM对功率控制依赖程度要低,而CDMA没有了功率控制将几乎无法工作。
事实上在W—CDMA中,上行链路采用开环功控和闭环功控两种方式。当上行链路没有建立时,开环功控用来调节物理随机接入信道的发射功率。链路建立之后,使用闭环功控。闭环功控包括内环功控和外环功控。外环功控以误码率或者误帧率作为控制目标,内环功控以信干比作为控制目标。下行链路只有闭环功控。
总之,手机发射功率实在是个重要的指标,也是一柄锋利的双刃剑,一方面人们希望它足够大,以克服无线电波传播路径的损耗、发射、折射的损耗,克服其他无线电波的干扰,另一方面又希望它足够小,尽可能小的干扰别人,这点在码分多址系统中尤显突出。解决的办法就是要根据需要控制手机发射功率,在保证所有人的正常通信的情况下,尽可能的把所有手机的发射功率都降下来。当然,这些无疑会加大协议的复杂性,提高手机的制造成本,但这可以保证更多的人同时拥有更多的带宽,这是符合人们一直在追求的提高无线资源利用率这一目标的,毕竟频率资源是不可再生的资源,而手机的制造成本会通过手机的批量生产,最终会降下来。
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自定手机发射功率测试标准
由于目前国内要进行手机发射功率测试的话必须进入专用的实验室才能够准确的测试,而专业的实验室花费又非常的昂贵,并且无法模拟在生活中不同环境的真实使用过程。针对目前种种测试条件的不足之处,我们PConline评测室也就专门针对手机发射功率的测试自行定义的一个标准,虽然这个标准不能够准确的反映出手机确切的发射功率,而且可能存在着很大的误差,但是对于此我们只是作为一个参考对比的依据,并不将其拿来和官方的数据进行相比,只是希望能够有更多的网友可以了解到当中的秘密。
手机发射功率 测试工具
下面我们便来看看我们测试的仪器,下图中这个白色的东东便是我们用来测试的高精度通讯专用场强仪,其通过手机在拨打电话时的所发出的电磁波进行感应接收,然后显示出其大致的发射功率。由于专业的设备不够直接,在此我们特意选择了这款具备数字功能显示的场强仪作为测试工具。
手机发射功率 测试工具
测试标准:将手机放置在场强仪的右侧10厘米之处,然后将场强仪的记录清零,在保持手机位置距离不变的情况下利用多台手机拨打同一个查话费的相同固定号码,然后通过记录下每款机型在室内以及户外两种不同环境下的最高功率值和最小功率值作为对比参考的数据。
手机发射功率 测试工具
注:由于测试的不完整性,所得数据只供在相同环境下测试的机型对比参考,不可作为参考手机发射功率的基准值。
相信许多网友都听说过有人提醒不要在手机信号只有一格时拨打打电话,声称这时候的辐射值是平常满格时的1000倍,听得让大家毛骨悚然,引起大家对手机辐射问题的关注。对此我国手机辐射测量的权威机构——信产部电信研究院中国泰尔实验室对此进行了测试。
在实验室里,专家把通过吧手机放进了一个全封闭的实验环境进行检测,此时手机只能接收到机站模拟器发出的信号。实验人员首先让手机处于信号满格状态,此时机站模拟器上的信号强度值显示为21,手机的发射功率接近120单位值。随后,实验人员调整机站模拟器,信号强度值减弱到-5,这时手机只有一格信号。根据仪器显示,此时手机的发射功率只有90个单位值,小于信号满格的时候。
专家介绍,手机的发射功率决定了手机辐射的大小。如果手机信号一格时辐射真的是满格时的1000倍,意味着信号一格的时候发射功率应该远远大于满格的时候,而上诉的实验结果却正好与传闻相反,在此可以彻底的把传言击败。
这个实验说明,在手机显示信号比较弱的时候,并不代表手机的发射功率大。手机信号比较弱,基站通过评估整体的情况,来决定手机的功率是提高或者是降低,并不是一味地都会让手机把功率提高。信号剩一格 辐射大一千倍这个说法是没有科学依据的。”
虽然目前国际上对手机发射功率与人体辐射之间是否有必然联系尚无定论,但可以肯定的是,发射功率是手机辐射的主要来源,手机发射功率越大,辐射理论也就越大,同时在正常使用的情况下,手机的发射功率越小,手机的寿命越长、耗电越少。
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二:手机发射功率的国际标准
手机辐射大小以何为标准,专家介绍,国际科学界用“SAR”值来对手机辐射进行量化和测量。“SAR”是“SpecificAbsorptionRate”的缩写,即“比吸收率”。就是单位时间内单位质量的物质吸收的电磁吸收辐射能量。通俗地讲,就是测量手机辐射对人体的影响是否符合标准。目前国际通用的标准为:以6分钟计时,每公斤脑组织吸收的电磁辐射能量不得超过2瓦。这一标准作为国际业界的通用标准,在业界内仍鲜为人知。有不少知名业界专家至今仍以为手机辐射主要是测量手机发射的峰值功率;也有专业人士认为主要取决于基站对手机的功率控制。据中国泰尔实验室专门从事该项工作的电磁辐射测量专家、泰尔实验室副主任王南、马鑫两位专家介绍,只有“SAR”值才是衡量手机辐射量的惟一标准。
对于GSM手机与CDMA手机谁更环保是目前消费者关心的话题之一,据专家介绍,以GSM手机在拨号时会对话筒、固定电话、计算机显示屏产生干扰,而CDMA手机则不受影响的现象为据,断定GSM手机的电磁辐射要大些;或者通过测量GSM手机发射的峰值功率为2瓦、而CDMA手机发射功率的指标为0.2瓦,就断定GSM的手机辐射量是CDMA手机的10倍,这些说法都缺乏科学依据。
两位专家指出:CDMA手机信号工作的方式是连续的,而GSM手机发射的是脉冲信号,易与其他电器产生耦合。仅仅通过因手机发射的是脉冲信号,对话筒、固定电话和显示屏产生干扰,就得出GSM手机辐射高的结论是错误的。而关于GSM手机的电磁辐射是CDMA手机10倍的说法,王南、马鑫、魏然等专家认为这与许多专业人士不了解“SAR”值有关。由于GSM采用时分多址(TDMA)技术,虽然其峰值功率为2瓦,但实际功率仅为0.25瓦,再加上“SAR”值的计量是一个单位时间的累计过程,因此实际检测数据表明:GSM手机与CDMA手机的电磁辐射值处于同一个水平,并无谁比谁更环保一说。
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三:如何尽量避免手机辐射带来的危害
手机辐射这一话题是大家极为关心的了,虽然依然没有证据证明目前手机对人体有伤害,但是我们对此还是要做到防患于未然,那么究竟如何才能够尽量避免在使用手机的过程中减少手机辐射所带来的影响呢?对此我们PConline手机频道对此进行了分析,罗列出了几点大家在使用手机时应当注意的事项,希望能够帮助大家降低在使用手机过程中的未知影响。
从我们测试所得的成绩来看,因为障碍物的阻挡会引起频率的切换,而在实际当中GSM 1800的频段所需的能耗要比GSM 900的强出不少,但是又基于GSM 1800频段的穿透力较弱,因此只有在户外使用手机才能够保证手机使用GSM 1800的频率,毕竟GSM 1800的发射功率要GSM 900所需的发射功率低许多,在此用户要降低手机发射频率以减少对人体自身的辐射的话就非常简单了,
另外,在测试中我们发现如果场强仪越靠近手机,那么所测得的数字就越大,换句话说就是辐射越大。另外在测试的时候我们还发现手机的电话接通的前10秒,手机的发射功率一般是处于最大状态,不论是在室内还是户外,辐射量都是最大的,只有在通话正常稳定之后手机自动调整且降低发射功率,在保证通话质量的前提下将发射功率降到最低。
为此我们要把手机辐射降到最低的话需要做到以下几点:
1:尽量到空旷或者靠近窗户无遮挡的地方打电话
2:在电话拨号但未接通对方电话的过程中尽量不要把手机靠近头部
3:远离手机,利用耳机或者蓝牙耳机进行通话
4:晚上睡觉手机尽量不要放于床头,因为待机也有一定的辐射量
5:选择正规大品牌有质量保证的手机,许多国产机没有经过功率调试
6:选择小灵通替换手机以降低辐射的影响
7:尽量的少用手机,多用固定电话
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一、手机发射功率的两个方面
手机发射功率在PHS、GSM、CDMA2000 1x、WCDMA等协议中,被设计得越来越复杂,它的重要性已不言而喻,哪手机发射功率是大些好哪,还是小些好哪?事实上单纯的说大些好或者小些好,都实在不是一个明智的回答,因为在设计手机功率时,要考虑以下两个方面:
1、在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好
*、手机发射功率越小,手机的耗电量就越小,待机时间、通话时间越长;
*、手机发射功率越小,对同系统别的手机的干扰越小,这不仅给同系统别的手机创造了好的无线环境,同时对于CDMA2000 1x、WCDMA来说,这就意味着小区容量越大;
*、手机发射功率越小,对别的无线设备干扰越小,这就给别的无线设备创造了好的无线环境;
2、在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率希望能被调整的大些,再大些,再大些......
*、手机在小区的远端时,为了保证手机信号经过长距离传输到达基站后,手机信号仍能被正确解调,也就是手机发射功率要足够大,以克服信号经过长距离传输的衰减;
*、手机被建筑物或其它遮挡,在无线阴影区内,手机发射功率也要足够大,以克服手机信号必须经过多次的反射、折射及长距离传输的衰减;
*、手机在干扰比较大的情况下,如邻信道、同信道干扰,阻塞等等,手机发射功率也要足够大,以克服噪声的干扰。
综上所述,手机发射功率存在着两面性,一方面在能保证正常通信情况下,手机发射功率越小越好;另一方面,在有些情况下,为了能保证通信质量,手机发射功率必须要大一些,甚至要再大一些。这两方面看似矛盾,实为统一,准确表述为:手机必须发出足够大的功率,以保证通信质量,在保证通信质量的前提下,手机发射功率越小越好。换言之,手机发射功率最好根据实际情况能够被控制,该大则大,该小则小。
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二、PHS(小灵通)手机发射功率
PHS(Personal Handyphone system的缩写)为日本独立开发出的第三代数字无绳电话系统——个人携带电话系统,它具有很多突出的优点:建设费用低、系统扩充方便,超低的资费标准,因协议简单,而使手机制造成本降低,最终导致手机拥有价格上的优势等等。PHS在中国被称为小灵通,在有些地方也称为“个人通信接入系统PAS(Personal Access System)”
PHS采用日本RCR-STD28协议作为空中无线接口标准,采用微蜂窝技术,因此它必须建置较密集的基站。由于基站覆盖范围较小,其铺设就必须比高功率的移动电话基站密,适于低速状态下的移动。不过,新一代的PHS基站范围已扩大至500米。
基于以上的情况,特别是采用微蜂窝技术,RCR-STD28规定手机的发射平均功率≤10mW,峰值功率≤80mW,发射功率不可控制。
从以上的情况不难看出,PHS手机在小区远端,或阴影区,或受到干扰,是不能以再提高发射功率,以抵消无线信号的长距离传输的损耗,或建筑物等的遮挡损耗,或抵御干扰。这实际上导致的结果就是手机与基站之间的无线链路很脆弱,这是PHS手机协议上的根本弱点之一。
反过来从协议对手机发射功率的规定中我们也不难看出,PHS只能采用微蜂窝技术,通过建置较密集的基站抵消远近效应和阴影效应,否则就会出现大量的无信号区域和通信质量差等问题。在受到干扰,通信质量降低的情况下,手机也无法通过提高发射功率的办法,来保证通信质量。
由于PHS手机发射功率比较小,对别的手机或无线设备干扰也小,它的待机时间、通话时间都比较长,由于PHS手机发射功率不受控制,协议简单,手机制造成本也相对较低。
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三:GSM手机发射功率
GSM协议规定,手机发射功率是可以被基站控制的。基站通过下行SACCH信道,发出命令控制手机的发射功率级别,每个功率级别差2dB,GSM900 手机最大发射功率级别是5(33dBm),最小发射功率级别是19(5dBm),DCS1800手机最大发射功率级别是0(30dBm),最小发射功率级别是15(0dBm)。
从以上不难看出当手机远离基站,或者处于无线阴影区时,基站可以命令手机发出较大功率,直至33dBm(GSM900),以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。如果手机离基站很近,且无任何遮挡物时,基站可以命令手机发出较小功率,直至5dBm(GSM900),以减少手机对同信道、相邻信道的其它GSM用户的干扰和其它无线设备的干扰,而且这样还可以有效延长手机待机时间、通话时间。
从以上不难看出GSM手机发出的最低功率仅为5dBm(GSM900),约为3.2mW,这比PHS的平均功率10mW要小,同时GSM手机发出的最大功率33dBm(GSM900),约为2W,这个信号相对来说是巨大的,对这种大信号不加以严格规定,其干扰也是巨大的。因此GSM就手机发射信号除了发射功率的规定以外,在其它方面也作了适当的规定。(注意:这里是适当的规定,如果规定偏严无疑会加大手机制造成本,如果偏松,无疑会加大干扰。)具体有如下几个方面:
1、Power versus Time
由于GSM是TDMA系统,因此GSM协议通过一个功率对时间的模板来严格限制发射功率在时间域的变化情况,以减少干扰,尤其是对同信道其他时隙的用户的干扰。
2、Output RF Spectrum Due to Modulation /Output RF Spectrum Due to Ramping
GSM通过对手机发射信号的调制谱和切换谱的规定,来限制手机发射信号时的频谱带宽和形状,以减少干扰,尤其是邻信道用户的干扰。
拿GSM协议和PHS协议对比来看,GSM为保证通信质量,规定了手机的发射功率是受基站控制的,根据需要可大可小,但同时又严格规定手机发射信号在时间域和频率域的“形状”(PvT,ORFS),这无疑又极大的限制了手机对外的干扰。而PHS手机的发射功率不可再增大,因此PHS手机与基站之间的无线链路很脆弱的弱点,只能通过建置较密集的基站来解决,这无疑又加大了系统的投资。当然由于它的发射信号始终比较小,信号在时域和频域上的要求也不用很严,生产制造成本、测试成本也都跟着降了下来。
从以上不难看出,同为时分多址系统,单从手机发射功率这点就能看出来,GSM系统优于PHS系统。
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四:CDMA 2000 1x手机发射功率
CDMA顾名思义是码分多址,因此在一个小区内的所有用户,都是同时在同一个频率上通讯,因此每个用户都回受到同小区的其它用户的干扰,每个用户都会干扰同小区的其它用户,因此人们也把CDMA称之为自干扰系统。
CDMA的基本技术之一是功率控制。因为限制CDMA系统容量的因素是总干扰功率,所以控制每个移动台的功率是获得最大容量的关键。在给定条件下,CDMA移动台的功率被控制到能够保证接收话音质量的最小功率。结果是每个移动台到达基站的信号电平几乎相同。这样,每台移动台对其他移动台的干扰被控制到最小。因此CDMA系统容量也被称为“软容量”,也就是CDMA可以通过降低通信质量来提高系统容量。
如果移动台发射功率过大,会对其他用户带来干扰。它会作为其他接收者的背景噪声存在。如果某用户为了获得完美的话音而没有限制的升高发射信号功率,那么他将不仅影响到本网络的其他用户的通话,而且会影响到该频段上其他通信系统用户的使用。
从以上资料不难看出,CDMA 2000 1x不断精确控制手机的发射功率,以达到在能够保证接收质量的情况下的最小功率,下面详细介绍CDMA 2000 1x为实现这个目的所作的有关功率方面的测试规定。
1、Open Loop Output
这部分主要以基站发出大信号、中信号、小信号三种状况下,来检测手机是否能正确估算出开环输出功率,以及开环输出功率范围。
2、Time Response of Open Loop
这部分主要保证,手机在不断运动,或者其他原因,导致接受到基站的信号持续变化时,手机是否能根据这种变化能快速、持续调整开环输出功率。
3、Closed Loop Power Range
对于闭环功率控制,基站命令手机进行输出功率调整以优化功率输出。基于收到的电平,基站命令手机增加和降低输出功率,每1.25 ms变化1 dB(800次/秒)。测试闭环功率性能的标准方法包括验证整个功率范围及手机闭环功率控制范围的线性。CDMA手机必须演示±24dB的闭环功率控制范围以及定义的改变功率的速度,以确定手机是否能跟上基站的命令。
4、Maximum Output Power和Minimum Output Power
根据以上的介绍,其实基站对手机发射的绝对功率并不是很重视,它仅仅是要求手机能根据自己发出的功率上升指令或功率下降指令自动调整输出功率即可,且最好手机能发出无限大或无限小的功率来,但这个要求对手机制造商来说,实在是苛刻,且会无限制的提高手机制造成本,因此折中的方案是将手机按发射功率分类,不同类的手机最大功率必须达到各自要求,也就是至少要大于标准规定的最大功率的下限,小于标准规定的最大功率的上限,使其在小区远端或无线阴影中也能较好通讯。同时要求手机必须能够输出小于最小功率的功率值来,也就是在无线环境比较好,且手机与基站很近时,手机能把自己的输出功率降得很低,以确保对其它手机的最小干扰和对电池的最小消耗。
5、Standby Power
CDMA2000 1x规定手机待机功率要小于-61 dBm,这既保证了对外干扰很小,又保证了在待机时间对电池的小消耗,延长了手机的待机时间。
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五、WCDMA(3G)手机发射功率
GSM和CDMA虽然同为欧洲标准,但WCDMA毕竟是码分多址的,它采纳,也必须采纳CDMA中很多稳定成熟的技术和方案,至少在对手记发射功率控制这块,WCDMA和CDMA2000 1x就非常类似,只是WCDMA对手机功率控制要求更精准、更严格。
笔者认为这里的原因是WCDMA毕竟是码分多址的技术,它需要采用功率控制技术,来平衡用户功率,以保证系统每个用户的通信质量和系统的最大容量。虽然GSM和WCDMA同为欧洲标准,而且GSM是第二代标准,WCDMA是第三代标准,GSM尽管也采用了功率控制技术,但区别还是巨大的:
(1) GSM功率控制速率要慢得多,对功率控制升多少、降多少要求并不是很精准,也不是很严格;
(2) GSM对功率控制依赖程度要低,而CDMA没有了功率控制将几乎无法工作。
事实上在W—CDMA中,上行链路采用开环功控和闭环功控两种方式。当上行链路没有建立时,开环功控用来调节物理随机接入信道的发射功率。链路建立之后,使用闭环功控。闭环功控包括内环功控和外环功控。外环功控以误码率或者误帧率作为控制目标,内环功控以信干比作为控制目标。下行链路只有闭环功控。
总之,手机发射功率实在是个重要的指标,也是一柄锋利的双刃剑,一方面人们希望它足够大,以克服无线电波传播路径的损耗、发射、折射的损耗,克服其他无线电波的干扰,另一方面又希望它足够小,尽可能小的干扰别人,这点在码分多址系统中尤显突出。解决的办法就是要根据需要控制手机发射功率,在保证所有人的正常通信的情况下,尽可能的把所有手机的发射功率都降下来。当然,这些无疑会加大协议的复杂性,提高手机的制造成本,但这可以保证更多的人同时拥有更多的带宽,这是符合人们一直在追求的提高无线资源利用率这一目标的,毕竟频率资源是不可再生的资源,而手机的制造成本会通过手机的批量生产,最终会降下来。
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自定手机发射功率测试标准
由于目前国内要进行手机发射功率测试的话必须进入专用的实验室才能够准确的测试,而专业的实验室花费又非常的昂贵,并且无法模拟在生活中不同环境的真实使用过程。针对目前种种测试条件的不足之处,我们PConline评测室也就专门针对手机发射功率的测试自行定义的一个标准,虽然这个标准不能够准确的反映出手机确切的发射功率,而且可能存在着很大的误差,但是对于此我们只是作为一个参考对比的依据,并不将其拿来和官方的数据进行相比,只是希望能够有更多的网友可以了解到当中的秘密。

手机发射功率 测试工具
下面我们便来看看我们测试的仪器,下图中这个白色的东东便是我们用来测试的高精度通讯专用场强仪,其通过手机在拨打电话时的所发出的电磁波进行感应接收,然后显示出其大致的发射功率。由于专业的设备不够直接,在此我们特意选择了这款具备数字功能显示的场强仪作为测试工具。

手机发射功率 测试工具
测试标准:将手机放置在场强仪的右侧10厘米之处,然后将场强仪的记录清零,在保持手机位置距离不变的情况下利用多台手机拨打同一个查话费的相同固定号码,然后通过记录下每款机型在室内以及户外两种不同环境下的最高功率值和最小功率值作为对比参考的数据。

手机发射功率 测试工具
注:由于测试的不完整性,所得数据只供在相同环境下测试的机型对比参考,不可作为参考手机发射功率的基准值。