CDMA手機

CDMA手機是指基於網路的移動通信終端，早期CDMA在中國大陸的通信運營商為中國聯通，現在為中國電信。

與GSM手機相比，CDMA手機具有以下優點：

一、CDMA手機可以說是名副其實的綠色手機，它發射功率極小(2mw)，只是我們現在使用的GSM手機(功率為125mw)的1/60，甚至低於電視屏幕產生的輻射功率；

二、CDMA手機採用了先進的切換技術——軟切換技術(即切換是先接續好后再斷)，使得CDMA手機的通話可以與固定電話媲美，而且沒有GSM手機的掉線現象；

三、使用CDMA網路，運營商的投資相對減少，這就為CDMA手機資費的下調預留了空間；

四、因採用以拓頻通信為基礎的一種調製和多址通信方式，其容量比模擬技術高10倍，超過GSM網路約4倍。

五、更為重要的是，基於寬頻技術的CDMA使得移動通信中視頻應用成為可能，從而使手機從只能打電話和發送簡訊息等狹窄的服務中走向寬頻多媒體應用。

CDMA利用展頻的通訊技術，因而可以減少手機之間的干擾，並且可以增加用戶的容量，而且手機的功率還可以做的比較低，不但可以使使用時間更長，更重要的是可以降低電磁波輻射對人的傷害。CDMA的帶寬可以擴展較大，還可以傳輸影像。就安全性能而言，CDMA不但有良好的認證體制，更因為其傳輸的特性，用分碼多工，防止被人盜聽的能力大大地增強。目前CDMA系統正快速發展中。

CDMA技術的出現源自於人類對更高質量無線通信的需求。第二次世界大戰期間因戰爭的需要而研究開發出CDMA技術，其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰爭期間廣泛應用于軍事抗干擾通信，後來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術。1995年，第一個CDMA商用系統運行之後，CDMA技術理論上的諸多優勢在實踐中得到了檢驗，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應用。全球許多國家和地區，包括中國大陸、中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網路。在美國和日本，CDMA成為國內的主要移動通信技術。在美國，10個移動通信運營公司中有7家選用CDMA。到今年4月，韓國有60%的人口成為CDMA用戶。在澳大利亞主辦的第27屆奧運會中，CDMA技術更是發揮了重要作用。

中國聯通於2002年1月8日正式開通了CDMA網路並投入商用，2008年10月1日後轉由中國電信經營，手機號段為133、153、180、181、189號段。

CDMA技術的標準化經歷了幾個階段。IS-95是cdmaONE系列標準中最先發布的標準，真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS-95A，這一標準支持8K編碼話音服務。其後又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標準，支持1.9GHz的CDMA PCS系統的STD-008標準，其中13K編碼話音服務質量已非常接近有線電話的話音質量。隨著移動通信對數據業務需求的增長，1998年2月，美國高通公司宣布將IS-95B標準用於CDMA基礎平台上。IS-95B可提供CDMA系統性能，並增加用戶移動通信設備的數據流量，提供對64kbps數據業務的支持。其後，cdma2000成為窄帶CDMA系統向第三代系統過渡的標準。cdma2000在標準研究的前期，提出了1X和3X的發展策略，但隨後的研究表明，1X和1X增強型技術代表了未來發展方向。

CDMA技術的標準化，推進了這項技術在世界範圍的應用。目前，在美國、韓國、日本等國家，CDMA技術已獲得了較大規模的應用。在一些歐洲國家，一些運營商也建起了CDMA網路。據CDG(世界CDMA發展集團)統計，1996年底CDMA用戶僅為100萬；到1998年3月已迅速增長到1000萬；截至1999年9月，用戶數量已超過4000萬。2000年初全球CDMA行動電話用戶的總數已突破5000萬，在一年內用戶數量增長率達到118%。CDG表示，目前亞洲已經成為CDMA市場增長的主要動力，亞洲地區CDMA用戶數量比一年前增長88%，達到2800萬。美國地區的增長率更是高達143%，達到1650萬，但用戶絕對數量要低於亞洲，在亞太地區，中國香港、日本、韓國、澳大利亞、泰國、印度、菲律賓、紐西蘭、孟加拉國等許多國家和地區都已建有CDMA商用網路，用戶數量已超過2100萬戶。增長率位於第三的是中美洲和南美洲，CDMA用戶數量達到500萬。CDG還表示，今後全球CDMA市場中，中國大陸地區的增長潛力最大，估計2003年中國大陸市場的用戶數量可以達到4000萬。

CDMA是移動通信技術的發展方向。在2G階段，CDMA增強型IS95A與GSM在技術體制上處於同一代產品，提供大致相同的業務。但CDMA技術有其獨到之處，在通話質量好、掉話少、低輻射、健康環保等方面具有顯著特色。在2.5G階段，CDMA2000 1X RTT 與GPRS在技術上已有明顯不同，在傳輸速率上1X RTT高於GPRS，在新業務承載上1X RTT比GPRS成熟，可提供更多的中高速率的新業務。從2.5G向3G技術體制過渡上，CDMA2000 1.X向CDMA20003.X過渡比GPRS向WCDMA過渡更為平滑。

系統容量大

理論上，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA移動網比模擬網容量大20倍，實際使用中比模擬網大10倍，比GSM要大4-5倍。

系統容量的配置靈活

在CDMA系統中，用戶數的增加相當於背景雜訊的增加，造成話音質量的下降。但對用戶數並無限制，操作者可在容量和話音質量之間折衷考慮。另外，多小區之間可根據話務量和干擾情況自動均衡。

這一特點與CDMA的機理有關。CDMA是一個自擾系統，所有移動用戶都佔用相同帶寬和頻率，打個比方，將帶寬想像成一個大房子，所有的人將進入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語言，他們就可以清楚地聽到同伴的聲音而只受到一些來自別人談話的干擾。在這裡，屋裡的空氣可以被想像成寬頻的載波，而不同的語言即被當作編碼，我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶的信號強度，在保持高質量通話的同時，我們就可以容納更多的用戶。

通話質量更佳

TDMA的通道結構最多只能支持4Kb的語音編碼器，它不能支持8Kb以上的語音編碼器。而CDMA的結構可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質量。CDMA系統的聲碼器可以動態地調整數據傳輸速率，並根據適當的門限值選擇不同的電平級發射。同時門限值根據背景雜訊的改變而變，這樣即使在背景雜訊較大的情況下，也可以得到較好的通話質量。另外，TDMA採用一種硬移交的方式，用戶可以明顯地感覺到通話的間斷，在用戶密集、基站密集的城市中，這種間斷就尤為明顯，因為在這樣的地區每分鐘會發生2至4次移交的情形。而CDMA系統“掉話”的現象明顯減少，CDMA系統採用軟切換技術，“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。

頻率規劃簡單

用戶按不同的序列碼區分，所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區內使用，網路規劃靈活，擴展簡單。

雖然CDMA系統頻率規劃簡單，但CDMA系統存在著PN短碼的規劃，並且PN短碼的規劃相較頻率規劃並不一定更簡單。

總體來說CDMA的規劃並不簡單。相反，較之GSM系統要更為複雜。

建網成本低

CDMA系統有著容量大、工作頻點較GSM低，因此，在CDMA規劃中，CDMA的站間距一般較GSM稀疏。因此可以更好的節約建網成本。

網路綠色環保

技術體制 平均發射功率 最大發射功率

GSM 125毫瓦 2瓦

CDMA 2毫瓦 200毫瓦

從以上數據可以看到CDMA手機是GSM手機平均發射功率的2/125

CDMA手機更加綠色環保。

低功率譜密度

由於CDMA的關鍵技術為擴頻技術，所以它的功率譜被擴展的很寬，從而功率很低，好處有二：

1防止其它通道的干擾；

2防止干擾其它通道。

1．CDMA是擴頻通信的一種，他具有擴頻通信的以下特點：

（1）抗干擾能力強。這是擴頻通信的基本特點，是所有通信方式無法比擬的。

（2）寬頻傳輸，抗衰落能力強。

（3）由於採用寬頻傳輸，在通道中傳輸的有用信號的功率比干擾信號的功率低得多，因此信號好像隱蔽在雜訊中；即功率話密度比較低，有利於信號隱蔽。

（4）利用擴頻碼的相關性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強。

（5）多個用戶同時接收，同時發送.

2．在擴頻CDMA通信系統中，由於採用了新的關鍵技術而具有一些新的特點：

（1）採用了多種分集方式。除了傳統的空間分集外。由於是寬頻傳輸起到了頻率分集的作用，同時在基站和移動台採用了RAKE接收機技術，相當於時間分集的作用。

（2）採用了話音激活技術和扇區化技術。因為CDMA系統的容量直接與所受的干擾有關，採用話音激活和扇區化技術可以減少干擾，可以使整個系統的容量增大。

（3）採用了移動台輔助的軟切換。通過它可以實現無縫切換，保證了通話的連續性，減少了掉話的可能性。處於切換區域的移動台通過分集接收多個基站的信號，可以減低自身的發射功率，從而減少了對周圍基站的干擾，這樣有利於提高反向聯路的容量和覆蓋範圍。

（4）採用了功率控制技術，這樣降低了平準發射功率。

（5）具有軟容量特性。可以在話務量高峰期通過提高誤幀率來增加可以用的通道數。當相鄰小區的負荷一輕一重時，負荷重的小區可以通過減少導頻的發射功率，使本小區的邊緣用戶由於導頻強度的不足而切換到相臨小區，使負擔分擔。

（6）兼容性好。由於CDMA的帶寬很大，功率分佈在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對窄帶模擬系統的干擾小，因此兩者可以共存。即兼容性好。

（7）CDMA的頻率利用率高，不需頻率規劃，這也是CDMA的特點之一。

（8）CDMA高效率的OCELP話音編碼。話音編碼技術是數字通信中的一個重要課題。OCELP是利用碼錶矢量量化差值的信號，並根據語音激活的程度產生一個輸出速率可變的信號。這種編五馬方式被認為是目前效率最高的編碼技術，在保證有較好話音質量的前提下，大大提高了系統的容量。這種聲碼器具有8kbit/s和13kbit/s兩種速率的序列。8kbit/s序列從1.2kbit/s到9.6kbit/s可變，13kbit/s序列則從1.8kbit/s到14.4kbit/s可變。最近，又有一種8kbit/sEVRC型編碼器問世，也具有8kbit/s聲碼器容量大的特點，話音質量也有了明顯的提高。

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相關技術規範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)，同時規範要求，對於GSM900和1800頻段，通信過程中手機最小發射功率分別不能低於5dBm和0dBm。CDMA IS-95A規範對手機最大發射功率要求為0.2W～1W(23dBm～30dBm)，目前網路實際上允許手機的最大發射功率為23dBm(0.2W)，規範對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於環境，系統對通信質量的要求，語音激活等諸多因素,實際上就是取決於系統的鏈路預算。在通常的網路設計和規劃中,對於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，由於CDMA系統採用擴頻技術,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於-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得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。對於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)。在分配專用通道(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。

對於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。這個過程重複下去，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、強有力的前向糾錯演演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後面的實際測量中得到了驗證。

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網路已相當成熟，基站間距較小，GSM手機可以較小功率發射，而CDMA網路處於發展階段,網路優化后,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地觀察與研究之中,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)普遍採用的標準是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)

由於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於15cm。人腦處於天線輻射的近場，由於人體組織結構的複雜性，理論上計算天線輻射功率與人體內場強分佈的關係非常困難。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。

手機輻射屬於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於CDMA 手機大功率發射的概率，CDMA手機的平均發射功率遠遠小於CDMA手機的最大發射功率，也遠遠小於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值將大大低於CDMA手機標稱的SAR值，也遠低於GSM手機實際的SAR值。

另一方面,客觀地說,目前廣泛採用的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,特別是低頻脈衝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衝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,目前尚無定論。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像CDMA手機一樣連續的無線電波而非脈衝電波。

由於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得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於GSM手機的平均發射功率。現網實測證實，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。CDMA全稱為碼分多址，是一種比較先進的通信技術，其特點是頻率利用率高，手機功耗低，通話語音質量好.

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。由於CDMA手機在實際通信過程中的平均發射功率遠遠小於CDMA手機的最大發射功率，也遠小於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於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"!