Entwicklung von zellularen Systemen

In den Vereinigten Staaten begann die Verbindung von mobilen Sendern und Empfängern mit dem Public Switched Telephone Network (PSTN) im Jahr 1946 mit der Einführung des Mobilfunkdienstes (MTS) durch das amerikanische Telefon & Telegraph Company (AT&T). Im US-amerikanischen MTS-System musste ein Benutzer, der einen Anruf von einem Mobiltelefon tätigen wollte, manuell nach einem nicht verwendeten Kanal suchen, bevor er den Anruf tätigte. Der Benutzer sprach dann mit einem Mobilfunkbetreiber, der den Anruf tatsächlich über das PSTN wählte. Die Funkverbindung war simplex— d. h. es konnte jeweils nur ein Teilnehmer sprechen, wobei die Gesprächsrichtung durch einen Push-to-Talk-Schalter im Mobiltelefon gesteuert wurde. 1964 führte&T den improved mobile telephone Service (IMTS) ein. Dies ermöglichte den Vollduplexbetrieb, das automatische Wählen und die automatische Kanalsuche. Anfangs wurden 11 Kanäle zur Verfügung gestellt, aber 1969 wurden weitere 12 Kanäle zur Verfügung gestellt. Da nur 11 (oder 12) Kanäle für alle Benutzer des Systems innerhalb eines bestimmten geografischen Gebiets (z. B. der Metropolregion um eine Großstadt) verfügbar waren, war das IMTS-System mit einer hohen Nachfrage nach einer sehr begrenzten Kanalressource konfrontiert. Darüber hinaus musste sich jede Basisstationsantenne auf einer hohen Struktur befinden und mit hoher Leistung senden, um eine Abdeckung im gesamten Versorgungsgebiet zu gewährleisten. Aufgrund dieser hohen Leistungsanforderungen waren alle Teilnehmereinheiten im IMTS-System kraftfahrzeugbasierte Instrumente, die große Akkumulatoren trugen.

Während dieser Zeit wurde ein wirklich zelluläres System, bekannt als das Advanced Mobile Phone system oder AMPS, hauptsächlich von AT&T und Motorola, Inc. AMPS basierte auf 666 gepaarten Sprachkanälen, die alle 30 Kilohertz im 800-Megahertz-Bereich verteilt waren. Das System verwendete einen analogen Modulationsansatz – Frequenzmodulation, oder FM – und wurde von Anfang an entwickelt, um Teilnehmereinheiten für den Einsatz sowohl in Automobilen als auch von Fußgängern zu unterstützen. Es wurde 1983 in Chicago öffentlich vorgestellt und war von Anfang an ein Erfolg. Am Ende des ersten Dienstjahres gab es insgesamt 200.000 AMPS-Abonnenten in den Vereinigten Staaten; Fünf Jahre später waren es mehr als 2.000.000. Als Reaktion auf erwartete Service-Engpässe schlug die amerikanische Mobilfunkindustrie mehrere Methoden zur Kapazitätserhöhung vor, ohne dass zusätzliche Frequenzzuweisungen erforderlich waren. Ein analoger FM-Ansatz, der 1991 von Motorola vorgeschlagen wurde, wurde als Narrowband AMPS oder NAMPS bezeichnet. In NAMPS-Systemen wurde jeder vorhandene 30-Kilohertz-Sprachkanal in drei 10-Kilohertz-Kanäle aufgeteilt. Anstelle der 832 Kanäle, die in AMPS-Systemen verfügbar waren, bot das NAMPS-System 2.496 Kanäle. Ein zweiter Ansatz, der 1988 von einem Ausschuss der Telecommunications Industry Association (TIA) entwickelt wurde, verwendete digitale Modulation und digitale Sprachkompression in Verbindung mit einem TDMA-Verfahren (Time Division Multiple Access); Dies ermöglichte auch drei neue Sprachkanäle anstelle eines AMPS-Kanals. Schließlich tauchte 1994 ein dritter Ansatz auf, der ursprünglich von Qualcomm, Inc. entwickelt wurde., sondern auch als Standard von der TIA übernommen. Dieser dritte Ansatz verwendete eine Form des Spread-Spectrum-Mehrfachzugriffs, der als Code-Division Multiple Access (CDMA) bekannt ist — eine Technik, die wie der ursprüngliche TIA-Ansatz digitale Sprachkompression mit digitaler Modulation kombinierte. (Weitere Informationen zu den Techniken der Informationskomprimierung, Signalmodulation und Mehrfachzugriff finden Sie unter Telekommunikation.) Das CDMA-System bot das 10- bis 20-fache der Kapazität bestehender AMPS-Zelltechniken. Alle diese zellulären Systeme mit verbesserter Kapazität wurden schließlich in den Vereinigten Staaten eingesetzt, aber da sie miteinander nicht kompatibel waren, unterstützten sie den älteren AMPS-Standard, anstatt ihn zu ersetzen.