2G通信日本での利用

デジタル方式の第2世代移動通信システム

PDCとは

アナログ方式とデジタル方式の比較

PDC(Personal Digital Cellular)は、日本国内で開発、利用されているデジタル方式の通信となります。1Gのアナログ方式とは異なり、PDCのデジタル方式には以下のようなメリットがあります。

通話ノイズが少ない
建造物などに跳ね返った電波でもある程度までは使うことができる
通話を盗聴されにくい
一つの周波数で多くの端末が使える

データの符号化と複合化

1Gでは、FM(周波数変調)方式で電波にアナログの音声信号を流していました。

2Gでは、音声信号の取り組み(サンプリング)を行います。これは適当か間隔、PDCのデジタル方式では1秒間に8000回に分け、音量や周波数を音声データにします。その音声データの大きさを縮めたり、データが途中欠けてしまっても修復できるようデータの加工を行います。これをデータの符号化(エンコーディング)といいます。それにより、1秒当たり64kビットあるデジタルデータを6.7kビットまで縮めることができます。エンコーディングする際に、毎回スクランブルをかけているため、盗聴されにくくなります。

また、データにノイズが乗ってもデジタルデータなら訂正しやすくなるため、通話ノイズがアナログ方式よりも少なくなりました。複合化(デコーディング)は、データの修復や圧縮されたデータの解凍を行い、デジタルの音声データからアナログの音声信号に戻します。

時分割多元接続(TDMA)

データを圧縮できるということは、1秒の音声を1秒より少ない時間で相手に送ることができます。そのため、PDC方式では時分割多元接続(TDMA)という方法を使用することで一定の周波数帯を細分化し、さらに一定の時間間隔に分割してユーザーが利用します。

cdmaOneとは

符号分割多元接続(CDMA)

Qualcomm社が符号分割多元接続(CDMA)を基に開発したのがcdmaOneです。
CDMA方式は、比較的広い帯域の無線チャネルを複数のユーザーにて共有し、ユーザー毎に固有のPN符号で演算処理したあと、送信する周波数の帯域に拡散して送信します。受信した側は送信した時と同じPN符号によって音声を復元します。
電波を幅広く使え大量のデータを送ることができるため、音質もよくなり、モバイル通信などで高速にデータ通信を行うことができます。

ソフトハンドオーバー

まず、ハンドオーバーとは、携帯電話などが電波でデータのやり取りをする基地局を切り替える動作のことです。
PDC方式では基地局Aから基地局Bへ移動する際、混信しないよう隣り合う基地局は周波数をずらします。そのため、基地局を切り替えるとき、周波数のチャネル切り替えが発生するため、一瞬電波が途切れることにより音声の瞬断が発生し、失敗すると回線が切れる事象が発生してしまいます。

cdmaOne方式では、混信しても通話に影響がないため周波数をずらしません。そのため、同じ周波数帯を利用する複数の基地局と同時に通信を行いながら、チャネルを切り替えるため、瞬断が起こりにくい仕様になっています。この切り替え方法をソフトハンドオーバーといいます。

パスダイバシティ

電波は建築物や障害物などで電波が反射し、遅れて受信することが起きています。これにより、音声を復元できなくなり無音やノイズとなり、最悪は制御信号も判断できなくなり切断されてしまいます。
cdmaOneではRAKEと呼ばれる特殊な受信機を採用することにより、反射波を逆に利用し通話品質を向上させています。RAKEは最大3つまでの電波を受信し、これらを合成することにより、1つの電波を受信した時よりも高い受信レベルを得られます。