WCDMA.td_td scdma wcdma gsm.CDMA2000三个系统的无线信道的划分有什么相同和不同之处

技术分析:运营商3G网络辐射情况对比解析
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1手机发射功率与辐射标准原理解析  【PConline 技术分析】要说3G网络,现今国内的三大运营商均采取不同的3G网络制式,中国移动为TD-SCDMA,中国联通为WCDMA,中国电信为CDMA2000,三种制式均是基于CDMA技术。而中国移动与中国联通2G时代以GSM网络为基础,而中国电信则为CDMA(1X)。一直以来,手机辐射都是人们的关注所在,虽然人们知道过强的辐射会危害健康,但是手机辐射是怎样的一个情况?不同网络制式的辐射的差异如何?接下来一起来了解。技术分析:运营商3G网络辐射情况对比解析GSM/CDMA发射功率要求  首先我们需要看看2G网络下,GSM与CDMA网络的发射功率差异,了解它们的各自辐射状况,进而再进一步延伸到3G网络中。从CDMA和GSM相关技术规范对手机发射功率的要求中可以知道,目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W(33dBm),1800MHz频段最大发射功率为1W (30dBm),低频段的最大发射功率更高。同时规范要求,对于GSM900和1800频段,通信过程中手机最小发射功率分别不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A规范对手机最大发射功率要求为0.2W-1W(23dBm-30dBm),实际上目前网络上允许CDMA手机的最大发射功率为23dBm (0.2W),规范对CDMA手机最小发射功率没有要求。因此CDMA网络所规范的最大发射功率要小于GSM网络。CDMA/GSM发射功率比较  当然,规范中只是理论的数值,实际通信的过程中,手机的实际发射功率还要取决于当时的环境,包括基站密度、信号强度、系统对通信质量要求等等。GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB左右,由于CDMA系统采用扩频技术, 扩频增益对全速率编码的增益为21dB, 所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14dB(CDMA系统通常要解扩后信号的 值为7dB左右),因此CDMA只需更小的信号发射便可以维持较高的通信质量,这也是为什么CDMA基站密度较弱的原因之一。电话周围形成辐射磁场  手机与系统的通信可分为两个阶段,一是接入阶段,二是话务通信阶段。GSM和CDMA手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制是不同的。对于GSM系统,手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前,是没有功率控制的,为保证接入成功,手机以系统能允许的最大功率发射 (通常是手机的最大发射功率)。在分配专用信道(SDCCH或TCH)后,手机会根据基站的指令调整手机的发射功率,调整的步长通常为2dB。调整的频率为60ms一次。  对于CDMA系统,在随机接入状态下,手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率,,发送第一个Access Probe,如果在规定的时间内没有得到基站的应答信息,手机会加大发射功率,发送第二个Access Probe,如果在规定时间内还没有得到基站的应答信息,手机会再加大发射功率。这个过程重复下去,直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下,每1.25ms 基站会向手机发送一个功率控制命令信息,命令手机增大或减少发射功率,步长为1dB。  CDMA系统具有独特的技术,如软切换、RAKE接收机对多径的分集作用、强有力的前向纠错算法对对上行链路预算的改善等,CDMA系统对手机的发射功率的要求比GSM系统对手机发射功耗要小。由于且GSM手机在接入过程中以最大的功率发射,在通话过程中功率控制速度较慢,所以手机以大功率发射的机率较大;而CDMA手机独特的随机接入机制和快速的反向功率控制,可以使手机平均发射功率维持在一个较低的水平。手机安全辐射标准与发射功率  手机辐射对人体的影响尚在不断的观察与研究之中, 国外有大量相互矛盾的研究报告,目前尚未有全面的科学的结论。目前国际上(包括美国FCC,NCRP,欧洲的CENEIEC)普遍采用的标准是SAR值(SPECIFIC ABSORPTION RATE),它指的是人体单位质量吸收的射频功率。  其中&是人体组织的电导率,为人体组织的密度,E为人体组织内因受电磁辐射产生的场强。这三个参数都是人体位置的函数。如果要求某一器官吸收的射频功率,则可由积分关系得出,M是器官的质量,该器官也可指整个人体。  由于手机在通话时靠近人的脑部(不带耳机),手机辐射天线与人脑的距离通常小于15cm。人脑处于天线辐射的近场,由于人体组织结构的复杂性,理论上计算天线辐射功率与人体内场强分布的关系非常困难。但根据电磁场理论,有一点是可以肯定的,在天线结构以及手机和人体相对位置一定的情况下,天线输入功率越大,在人体内形成的电场强度越高,人体吸收的射频辐射功率越大。目前测量SAR值一个重要方法是使用人体组织等效模型,利用探头来测量受射频辐射的人体内的实际场强值。  手机辐射属于人不能控制射频源的非控制辐射。需要说明的是,目前进行的手机SAR测试得到的结果,均是在手机以最大发射功率和全速率的情况下得到的。CDMA手机最大发射功率为0.2W,GSM手机最大发射功率为2W,但GSM手机只在1/8的时间发射,而SAR值的测定是一个较长时间的平均,因此,GSM手机和CDMA手机在这种情况下的SAR值相近是不足为奇的。  不过我们不能因为在这种极限情况下CDMA手机和GSM手机SAR值相当而武断地认为在实际的通信过程中CDMA手机和GSM手机辐射也相近。因为在实际通信过程中,GSM手机和CDMA手机都不会总是以最大功率发射,特别是CDMA手机以全速率,最大功率发射的概率极小。GSM手机以大功率发射的概率远远大于CDMA手机大功率发射的概率,CDMA手机的平均发射功率远远小于CDMA手机的最大发射功率,也远远小于GSM手机的平均发射功率,因此,在实际通信过程中的CDMA手机对人体辐射的实际SAR值将大大低于CDMA手机标称的SAR值,也远低于GSM手机实际的SAR值。  此外,目前广泛采用的SAR标准可能不能够全面反应手机辐射对人体的影响。因为该标准是根据电磁辐射对人体的热效应制定的。事实上,电磁波,特别是低频脉冲电磁波对人体辐射的非热效应也日益引起人们的关注。GSM手机发射产生的低频脉冲电磁波已经影响到精密医疗设备、助听设备的正常使用,是否对人体也有害目前尚无定论。因此为避免GSM手机的缺陷,第三代移动通信系统(以CDMA技术为技术)的终端设备发射的将都是跟CDMA手机一样采用连续的无线电波而非脉冲电波。2三大运营商手机辐射动手实际测试系统测试  究竟GSM手机和CDMA手机辐射功率相差多少?为得出实际的客观的比较结果,一家国际著名的CDMA技术权威公司和国内某知名的GSM网络优化公司技术人员进行了一个系统式的发射功率测试,沿北京市二环路全线进行了CDMA和GSM现网中手机发射功率的测试。测试结果表明,在二环路上CDMA手机平均发射率为1.72毫瓦,GSM手机平均发射率为773毫瓦,两者相差449倍。  CDMA测试手机和GSM测试手机同时拔打1861,汽车内收音机调整到适当音量,摸拟双向通话。车速40km左右。GSM手机每480ms抽样一次,CDMA手机每20ms抽样一次。GSM手机发射功率分布图CDMA手机发射功率分布图  CDMA手机的线性平均发射功率为2.4dBm (1.72毫瓦),以最大功率 (23dBm,0.2瓦) 发射的概率为0.2%;GSM手机的线性平均发射功率为28.9dBm (773毫瓦),以最大功率(2瓦)发射的概率为21.8%。测试的环境中,北京移动GSM网络已相当成熟,基站间距较小,GSM手机可以较小功率发射;而CDMA网络处于发展阶段,基站密度与信号都没有GSM要来得好,如果加以优化后,相信CDMA网络的发射功率应该会更加低。实际上,GSM即使在信号比较好的情况下,发射功率也没有做到很小,而且不太稳定,信号稍一波动容易回到最大的发射功率33dBm上。动手实际测试  我们也进行了相关的简单测试,采用Estack ES-305A型电子辐射检测仪,第一阶段将手机拨号,使其为通话状态,但尚未接通,此刻来使用辐射测试仪测试手机周围辐射,找到平均辐射值最大的地方。第二阶段用手机拨号,接通五秒后,利用辐射测试仪在手机四周检测,同样是找到平均辐射值最大的地方。  Estack ES-305A型电子辐射检测仪是一台精密的智能电子仪器,辐射测量范围,低频在0-200伏/米(低频辐射电场强度),高频在0-2000微瓦/平方厘米(高频辐射功率密度)。精确度方面,电场强度为0.1伏/米,而功率密度在1微瓦/平方厘米。频率范围在20HZ-3000MHZ,感应轴为单轴。  由于手机辐射的大小除却与所处信号强度环境有关,还与手机内部设计有关,因此我们以联通的网络作为对比,看看电信与联通、移动与联通的网络辐射对比。机型方面的组合为CDMA与WCDMA版的HTC One,TD-SCDMA与WCDMA版的vivo Xplay。测试中我们会分别进行2G与3G网络的辐射对比,所处环境中网络信号都满格,尽量保证三大运营商都有较好的网络环境。(单位:微瓦/平方厘米)  测试中我们采用单反翻拍的形式,由于辐射数值是不断变化的,因此仪表显示中的瞬时辐射数值只是代表某一时刻的,并不代表平均的辐射数值。最大值直接在仪器显示,平均值通过观察30S左右的数值记录起来计算得到。联通GSM:未接通 最大值411 平均值352联通GSM:已接通 最大值393 平均值285联通WCDMA:未接通 最大值130 平均值30联通WCDMA:已接通 最大值60 平均值5电信CDMA:已接通 最大值31 平均值4发射强度数值对比(单位:微瓦/平方厘米)&未接通已接通联通GSM网络最大值411 平均值352最大值393 平均值285联通WCDMA网络130 3060 5电信CDMA网络31 431 3电信CDMA2000网络  中国联通与中国电信的网络对比中,在2G网络下,联通转为GSM网络,不论是拨号未接通还是接通中,其突发的发射强度都会比较大,一般最大值到400多。未接通下,其发射强度维持在较高的水平,约在200-300之间;接通后,发射强度逐渐降低,不过都维持在100-200左右。  联通WCDM网络下,发射强度大幅降低,最大值维持在100以下,平均只有0-30左右,接通后其辐射基本可以忽略;中国电信通话会自动转为CDMA 1X网络,而它的表现最佳,最大发射强度只是在30左右,而不论是未接通还是接通下,发射强度只在个位数徘徊。接下来看看联通与移动的比较:发射强度测试  前面已经说到,手机的发射强度除了跟网络环境有关,还与手机的电路设计有关。vivo Xplay的信号最强的地方在底部位置,很有可能便是天线设计的地方,虽然并不在听筒附近,对人地的伤害并没有太大,但与HTC One相比,其信号屏蔽还需加强。发射强度数值对比(单位:微瓦/平方厘米)&未接通已接通联通GSM网络最大值414 平均值335最大值387 平均值310联通WCDMA网络84、34<span style="color: #ff移动GSM网络<span style="color: #ff、350340、240移动TD-SCCDMA网络54、1345、2  说回网络的状况,联通GSM网络与前面的测试情况较为相似,未接通与已接通状况下的发射强度都较强,平均达到了300以上。在联通WCDMA下,发射强度有了很大的改善,基本与HTC One测试的状况保持一致,平均能够维持在30以下的较低水平(突发有达到100以上的状况)。  中国移动的测试受网络环境的影响,GSM网络的状况与联通GSM状况基本是一样的,都达到了300以上的数值;TD-SCDMA网络下,进行拨号通话其会自动转换为2G E网承载(Xplay信号显示仍然为H),因此发射强度与GSM网络是相似的。首先我们推测由于我们所处的地点虽然TD信号不错,但是可能通话承载被划定由E网承担,这就造成TD不走语音通话的线路,所以我们找了其他TD信号的地方重新测试,果然在TD承载通话的状况下,发射强度也会大幅度下降,甚至比与WCDMA要低。  小结:从测试可以看出,三大运营商虽然所采用的网络制式不同,但是其本质都是属于CDMA技术,因此相比GSM网络有着较大的辐射优势。我们可以确定GSM网络在各方面环境与CDMA网络相近的情况下,前者的辐射强度要大于后者。日常如果我们通话、短信、上网等操作走的是3G网络,那么辐射强度会维持在较低的水平,当然CDMA这里仍然是具有优势的,但相比2G网络,3G时代的优势没有太过明显。  不过我们需要留意的是,三大运营商中,中国移动与中国联通虽然在3G覆盖上已经有长足的发展,但一些网络盲点或信号较弱的地方仍然会转为2G E网,这里中国电信CDMA网络的优势便会突显出来。33G网络辐射解析|总结3G网络辐射  3G时代下,三大运营商虽然都采取了不同的网络制式,但其与CDMA技术并没有本质上的区别,因此手机的发射功率能够得到有效的控制。理论上,TD-SCDMA、WCDMA与CDMA2000的发射功率均是处在同一等级上,辐射也能够大幅度减小。  前面我们已经了解到GSM/CDMA网络的辐射情况对比,2G网络下,在大多数的环境中(假定网络信号稳定、基站密度较高),CDMA网络无疑在发射功率与辐射上要小于GSM网络。3G网络下,由于三大运营商均采取了CDMA技术的制式,因此能够减少手机的辐射。话虽如此,中国移动与中国联通2G时代下采用GSM网络,虽然经过了多年的3G建网后,3G网络覆盖与信号都有大幅度的提高,但仍然存在很多3G信号的盲区或者信号弱的地方,这就导致手机会自动切换为2G的GSM网络。  由于CDMA和GSM的技术体制对CDMA和GSM手机的发射功率的要求以及初始发射功率值的取定以及功率控制机制不同,在通信过程中,CDMA手机的平均发射功率远远低于GSM手机的平均发射功率。从测试中可知CDMA手机的平均发射功率比GSM手机的发射功率小500多倍,考虑到GSM手机只在八分之一时间内发射,在同等时间内,CDMA辐射的能量比GSM手机辐射的能量小60倍以上。CDMA技术相对来说&绿色&  总括来说,中国电信的3G网络覆盖是较为不错的,不论是2G或者3G网络,通话、上网等操作的发射功率与辐射都较小,而中国移动与中国联通的3G网络覆盖仍有待加强,2G下的GSM网络的辐射较强。当然这个辐射强度仍然在安全的范围,消费者不用过分担心,建议在信号弱的地方,还是尽量避免在GSM网络进行长时间通话。
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什么是3G3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),第三代手机一般地讲, 是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务 等多种信息服务。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/ 每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。3G的技术标准国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准,写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》(简称IMT-2000)。W-CDMA即WidebandCDMA,也称为CDMADirectSpread,意为宽频分码多重存取,其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公 司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络 上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。cdma2000cdma2000也称为CDMA Multi-Carrier,由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。这套系 统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的,可以从原有的cdma One结构直接升级到3G,建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以cdma2000的支持者不如W-CDMA多。不过 cdma2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。TD-SCDMA该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能无线、同步 CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外,由于中国内的庞大的市 场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。什么是2.5G目前已经进行商业应用的2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术,由于3G是个相当浩大的工程,所牵扯的层面多且复杂,要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上,因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、蓝芽(Bluetooth)、EPOC等技术都是2.5G技术。HSCSD(高速电路交换数据服务)这是GSM网络的升级版本,HSCSD(High Speed Circuit Switched Data)能够透过多重时分同时进行传输,而不是只有单一时分而已,因此能够将传输速度大幅提升到平常的二至三倍。目前新加坡M1与新加坡电讯的移动电话 都采用HSCSD系统,其传输速度能够达到57.6kbps。GPRS(整合封包无线服务)GPRS(General Packet Radio System)是封包交换数据的标准技术。由于具备立即联机的特性,对于使用者而言,可说是随时都在上线的状态。GPRS技术也让服务业者能够依据数据传 输量来收费,而不是单纯的以联机时间计费。这项技术系与GSM网络配合,传输速度可以达到115kbps。EDGE(全球增强型数据率)完全以目前的GSM标准为架构,EDGE(Enhanced Dataratesfor Global Evolution)不但能够将GPRS的功能发挥到极限,还可以透过目前的无线网络提供宽频多媒体的服务。EDGE的传输速度可以达到384kbps, 可以应用在诸如无线多媒体、电子邮件、网络信息娱乐以及电视会议上。WAP(无线应用通讯协议)WAP(Wireless Application Protocol)是移动通信与互联网结合的第一阶段性产物。这项技术让使用者可以用手机之类的无线装置上网,透过小型屏幕遨游在各个网站之间。而这些网 站也必须以WML(无线标记语言)编写,相当于国际互联网上的HTML(超文件标记语言)。Bluetooth(蓝牙)蓝牙是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,传统的电线在这里就毫无用武之地了。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的 电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而现在有了蓝牙技术, 这样的麻烦也可以免除了。EPOC由Symbian所开发的EPOC是一种能够让移动电话摇身一变成为无线信息装置(例如智能电话)的操作系统,满足使用者对于数据的需求。它支持信息传送、网页浏览、办公室作业、公用事业以及个人信息管理(PIM)的应用,也有软件可以和个人计算机与服务器作同步的沟通。&#160;TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000技术对比&#160;&#160;TD-&#160;SCDMA(最新版本:&#160;TD-&#160;HSDPA)&#160;WCDMA(最新版本:HSUPA)&#160;CDMA2000(最新版本:EV-DO RevA)速率下行2.8Mbps14.4Mbps3.1Mbps上行384kbps5.76Mbps1.8Mbps功能可视电话、高速数据上网、WAP、彩信、话音、短信可视电话、高速数据上网、WAP、彩信、话音、短信可视电话、高速数据上网、WAP、彩信、话音、短信技术&#160;&#160;演进TD-SCDMA → TD-HSDPA → TD-HSUPA → TD-HSPA+ → LTE TDDGSM → GPRS → EDGE → WCDMA → HSDPA → HSUPA → HSPA+ →LTE FDDCDMA → CDMA1X → CDMA2000 EV-DO Rev.0 → Rev.A → LTEFDD部署国家中国;缅甸、非洲建有试验网, 小规模放号100多个国家,258张网络62个国家用户数中国41万,少量国外试验用户3.2亿,全球市场占有率77%9500万,全球市场占有率23%代表运营商中国移动英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、和记黄埔3、西班牙电信、德国电信、法国电信、意大利电信、美国AT&T、中国联通等全球绝大多数运营商美国Verizon+Alltel、Sprint、日本KDDI、中国电信、印度Reliance、Tata(注:除Sprint选择WiMAX外,其他CDMA运营商都计划转网至HSPA或LTE)主要设备商大唐移动、中兴、上海贝尔、鼎桥爱立信、华为、诺基亚西门子、中兴、阿尔卡特朗讯、摩托罗拉(OEM华为设备)阿尔卡特朗讯、北电(注:两家已在裁减CDMA部门)中兴、华为、摩托罗拉简评中国自有3G技术,获政府支持产业链最广,全球用户最多,技术最完善本身技术优秀,但因产业链一家独占发展不乐观简介&#160;&#160; TD-SCDMA是我国自主3G标准,2000年5月,ITU(国际电信联盟)公布TD-SCDMA正式成为ITU第三代移动通信标准3G国际标准的一个 组成部分,与欧洲WCDMA、美国CDMA2000并列为三大主流3G国际标准。TD-SCDMA于日试商用。&#160;&#160;&#160; TD-HSDPA是TD-SCDMA的下一步演进技术,采用TDD方式。作为后3G的HSDPA技术可以同时适用于WCDMA和TD-SCDMA两种不同制式。&#160;&#160;&#160; TD-HSDPA后,TD也将实现TD-HSUPA,上行速率2.2Mbps,最后讲演进到LTE TDD。&#160;&#160;&#160; WCDMA是GSM的升级(GSM是2G技术,其演进是GSM、GPRS、EDGE、WCDMA),同时也是全球3G技术中用户最广(GSM系技术拥有全球85%移动用户)、技术和商业应用最成熟的。WCDMA运营商遵循WCDMA、HSPA、LTE演进路线。&#160;&#160;&#160; HSDPA和HSUPA统称HSPA,后者上行速率更快,中国联通采用HSPA技术,其中大城市使用HSUPA,在09年6、7月份即可完成部署。&#160;&#160;&#160;&#160;HSPA后的HSPA+技术也已经开始在澳大利亚、新加坡等地开始建设,速率高达21Mbps。&#160;&#160;&#160; EV-DO是CDMA技术的升级,相对GSM/WCDMA,CDMA/EV-DO的部署要少得多,设备厂家和终端厂商也较少,产业链基本由美国高通一家把控。&#160;&#160;&#160; 目前,全球CDMA投资急剧萎缩, CDMA的技术演进已经基本达成共识,除了一部分转网建设HSPA,相当数量的CDMA运营商还是会升级到EV-DO Rev.A,并最终演进到LTE;高通已经放弃发展UMB(EV-DO Rev.C)技术。&#160;&#160;&#160; 中国电信要求EV-DO Rev.A提供给用户的平均下载速率实际要达到1.2Mbps。
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