Digitální systémy

Do systémů druhé generace patří digitální celulární mobilní telefony, které mají v porovnání se systémy první generace mnohé výhody, plynoucí hlavně z použití časového multiplexu TDMA a používáných metod digitálního zpracování signálů. Mezi hlavní výhody bezesporu patří:

	1. generace	2. generace	3. generace
Celulární systémy	analogové systémy NMT, C-NET, TACS, ...	digitální systémy GSM, D-AMPS, ...	UMTS
Bezšňůrové systémy	analogové systémy CT0, CT1, ...	digitální systémy CT2, DECT, ...	UMTS

Přehled základních digitálních systémů celulární mobilní komunikace :

V Evropě (především) se od počátku devadesátých let uplatňuje globální systém pro mobilní komunikaci GSM, pracující v okolí frekvence 900 MHz. Kapacita frekvenčního pásma se však ukázala nedostatečnou a proto bylo třeba hledat další kmitočtová pásma pro uspokojení kapacitních požadavků. Byla tak vytvořena varianta systému GSM, pracující v okolí frekvence 1800 MHz, nazývaná GSM 1800 nebo také DCS 1800. Výhodou tohoto systému je kompatibilita se systémem GSM 900 a tedy jednoduchá výroba mobilních stanic pracujících v obou pásmech. Tyto duální stanice jsou dnes běžným standardem. Systém GSM také překročil hranice Evropy, kde byl však použit především v jiném kmitočtovém pásmu. Jedná se o systém GSM 1900 (DCS 1900 nebo PCS 1900), kterému bylo v USA přiděleno kmitočtové pásmo 1850-1910/1930-1990 MHz. Tento systém se od GSM 900 liší právě použitými frekvencemi a dále výkonovými úrovněmi. Další variantou systému GSM je systém GSM-R (Railway), který schválili evropští provozovatelé železnic jako jednotný systém používaný v železniční dopravě. Uvažuje se i o výrobě zařízeni pracujícího podle standardu GSM avšak v pásmu 450 MHz. Výhodou tohoto systému by bylo lepší šíření rádiových vln a velice výhodné by bylo použití např. v odlehlých, řídce osídlených oblastech.

S malým zpožděním za GSM se na americkém kontinentu začal budovat systém ADC (Amrican Digital Cellular), nazývaný také D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System), nebo IS-54 (Iterim Standard-54). Jedná se o standard vypracovaný asociacemi EIA (Electronic Industries Association) a TIA (Telecommunications Industries Association). Z důvodu kompatibility se starším analogovým systémem AMPS je šířka kanálu 30 kHz a je použito stejné kmitočtové pásmo 824-849/869-894MHz. K dispozici je 832 rádiových duplexních kanálů. Systém je založen na TDMA/FDMA přístupu a duplexu FDD. Datový tok modulovaný pomocí modulace π/4 DQPSK má rychlost 48,6 kbit/s. Rámec o periodě 40 ms je rozdělen do 6 časových intervalů (každý je tedy schopen přenést 8,1 kbit/s) po 324 bitech.

Systém používá ekvalizaci pro potlačení mezisymbolové interference, ale v mnoha případech není použití ekvalizátoru nutné. Hlasový signál je komprimován metodou VSELP (Vector Sum Excited Linear Predictor), který má výstupní bitovou rychlost po zabezpečení 13 kbit/s. Dalších 3,2 kbit/s je využito pro řízení, synchronizaci a pod. Pro jeden hovorový kanál je tedy potřeba využít 2 časové intervaly, tj. 16,2 kbit/s. Na jeden rádiový kanál pak lze umístit 3 účastnické kanály (6 při použití kodeku s poloviční rychlostí), do celého přiděleného pásma pak 4992 (6 x 832) účastnických kanálů. Mobilní stanice jsou dvoumódové, tzn. mohou spolupracovat s analogovým systémem D-AMPS i se systémem AMPS.

Počáteční verze systému IS-54 používala signalizační systém AMPS (10 kbit/s). Později byl vytvořen nový standard signalizace IS-136 (DCC-Digital Control Channel), který má rychlost 48 kbit/s a umožňuje přenos krátkých zpráv, uzavřené skupiny a taktovaný pagingový kanál pro podporu sleep modu u mobilní stanice z důvodu šetření energie. Z důvodu těchto odlišnotí se systém nenazývá IS-54 ale IS-136.

V roce 1991 byl nasazen v Japonsku systém JCD (Japanese Digital Cellular), nazývaný též PDC (Personal Digital Cellular). Jedná se o systém pracující v pásmech 810-829/940-956 MHz a 1429-1453/1477-1501 MHz. Systém používá TDMA/FDMA přístup se třemi časovými intervaly na jeden rádiový kanál o šířce 25 kHz a obousměrná komunikace je zabezpečena kmitočtovým duplexem FDD. Celkový počet rádiových kanálů je tedy 1600, účastnických je 4800. Systém používá modulaci π/4 DQPSK; pro kódováni hlasového signálu je použito algoritmu VSELP a handover je typu MAHO.

K digitálním systémům 2. generace patří také vývojově nejmladší americký standard IS-95, nesoucí také názvy cdmaOne nebo CDMA. Systém používá přístupovou metodu CDMA/FDMA a kmitočtový duplex. Systémy CDMA mají v mobilní komunikaci řadu výhod. Největší z nich je možnost pracovat bez vzájemného rušení v těch frekvenčních pásmech, kde již existují jiné rádiové služby. Přínosem je také imunita těchto systémů vůči interferencím a dalším rušivým efektům, typickým pro pozemské kanály. Z důvodu zpětné kompatibility je opět použito shodné frekvenční schéma 869-894/824-849 MHz. Mobilní terminály pracují v kanálech o šířce 1250 kHz, kterých je 20. Jeden rádiový kanál pojme až 798 účastnických kanálů a celkem je tedy k dispozici 15960 duplexních uživatelských kanálů. Systém pracuje s QPSK a měkkým handoverem. Stejně jako IS-54 je i systém IS-95 kompatibilní se signalizačním systémem AMPS a terminály jsou schopny pracovat v obou módech (AMPS i IS-95)

Digitální systémy ve světě