Мобильная телефонная система. Аналоговая передача речи. Цифровая передача речи и данных

На данный момент можно выделить уже три разных поколения мобильных телефонов, осуществляющих: аналоговую голосовую связь; цифровую голосовую связь; цифровую голосовую связь и обмен данными (Интернет).

Первый этап развития: в 1946 году была установлена первая система автомобильных телефонов. Она имела один большой передатчик и единственный канал приема и передачи данных. Чтобы начать разговор, нужно было нажать кнопку, которая включала передатчик и отключала приемник (как в рациях). Такие системы получили название тангентных систем.

Второй этап развития: 1960 год — система мобильной телефонной связи, IMTS. Она имела два частотных канала: один для отправки, другой – для приема данных. Недостатки: пользователям часто приходилось ждать освобождения линии; из-за сильной мощности передатчика смежные системы должны были располагаться на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга.

Третий этап развития: 1982 год — AMPS. Географический регион охвата делится на соты. Размер сот составляет от 10 до 20 км. Каждая сота работает на своих частотах, не пересекающихся с соседними. Достоинства: поддерживала от 5 до 10 звонков на одной и той же частоте в удаленных ячейках; небольшие размеры сот означают меньшую мощность, а значит, меньшую стоимость устройств. Система AMPS использует 832 дуплексных канала, каждый из которых состоит из пары симплексных каналов. 832 симплексных канала передачи располагаются в диапазоне от 824 до 849 МГц, и еще 832 канала приема – от 869 до 894 МГц. Ширина каждого канала составляет 30 кГц. В системе AMPS используется частотное уплотнение.

Все 832 канала можно разделить на четыре категории:

1) Управляющие каналы (от базы к мобильному телефону).

2) Пейджинговые каналы для передачи сообщений пользователями.

3) Каналы доступа (двунаправленные) для установления соединения и назначения каналов.

4) Каналы данных (двунаправленные) для передачи голоса, факса или данных.

Каждый телефон в системе AMPS снабжается 32-разрядным порядковым номером и 10- значным телефонным номером, которые записываются в ППЗУ телефона. Телефонный номер состоит из 3-значного кода области, занимающего 10 бит, и 7-значного номера абонента, занимающего 24 бита. Чтобы позвонить, абонент вводит номер, нажимает SEND. При этом телефон посылает набранный телефонный номер вместе со своими идентификаторами по каналу доступа. Если при этом происходит коллизия, то телефон повторяет попытку позже.

Использование улучшенных алгоритмов сжатия может позволить уложить речь в 4 Кбит/с, в этом случае один кадр может использоваться одновременно 6 абонентами.

В системе GSM, как и в D-AMPS, пара частотных каналов разбивается с помощью временного уплотнения на кадровые интервалы, используемые несколькими абонентами. Однако каналы GSM значительно шире (200 кГц против 30) и обслуживают относительно мало дополнительных пользователей (8 против 3), в результате чего GSM скорость передачи данных гораздо выше.

В 1992—1993 гг. в США был разработан стандарт системы сотовой связи на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access — CDMA) — стандарт IS-95 (диапазон 800 МГц). Он начал применяться с 1995−1996 гг. в Гонконге, США и Южной Корее. Направление персональной связи нашло своё преломление и в Японии, где в 1991 —1992 гг. была разработана и с 1995 г. начала широко использоваться система PHS диапазона 1800 МГц (Personal Handyphone System — буквально «система персонального ручного телефона»).