matkapuhelinjärjestelmien kehittäminen

Yhdysvalloissa matkapuhelinlähettimien ja-vastaanottimien yhteenliittäminen julkisen puhelinverkon (PSTN) kanssa alkoi vuonna 1946, kun American Telephone & Telegraph Company (at&t). Yhdysvaltain MTS-järjestelmässä käyttäjän, joka halusi soittaa matkapuhelimesta, piti etsiä manuaalisesti käyttämätön kanava ennen puhelun asettamista. Käyttäjä sitten puhui matkapuhelinoperaattori, joka todella soitti puhelun yli PSTN. Radioyhteys oli simplex-eli vain toinen osapuoli pystyi puhumaan kerrallaan, jolloin puhelinsuuntaa ohjattiin liikuteltavan puhelimen push-to-talk-kytkimellä. Vuonna 1964&T otti käyttöön parannetun matkapuhelinpalvelun (IMTS). Tämä tarjosi täyden kaksipuolisen toiminnan, automaattisen kellotaulun ja automaattisen kanavahaun. Aluksi kanavalla oli 11 kanavaa, mutta vuonna 1969 vielä 12 kanavaa. Koska kaikilla järjestelmän käyttäjillä oli käytettävissään vain 11 (tai 12) kanavaa tietyllä maantieteellisellä alueella (kuten suurkaupunkia ympäröivällä metropolialueella), IMTS-järjestelmällä oli suuri kysyntä hyvin rajallisesta kanavaresurssista. Lisäksi jokaisen tukiaseman antennin oli sijaittava korkealla rakenteella, ja sen oli lähetettävä suurella teholla, jotta se kattaisi koko huoltoalueen. Näiden suurten tehovaatimusten vuoksi kaikki IMTS-järjestelmän tilaajayksiköt olivat moottoriajoneuvoihin perustuvia laitteita, joissa oli suuret varastoakut.

t ja Motorola, Inc. Ampeerit perustuivat 666 parilliseen äänikanavaan, jotka olivat 800 megahertsin alueella 30 kilohertsin välein. Järjestelmä käytti analogista modulaatiomenetelmää-taajuusmodulaatiota eli FM: ää-ja se suunniteltiin alusta alkaen tukemaan tilaajayksiköitä sekä autojen että jalankulkijoiden käyttöön. Se esiteltiin julkisesti Chicagossa vuonna 1983 ja oli menestys alusta alkaen. Ensimmäisen palveluvuoden lopussa eri puolilla Yhdysvaltoja oli yhteensä 200 000 ampeeria; viisi vuotta myöhemmin niitä oli yli 2 000 000. Vastauksena odotettuihin palvelupuutteisiin amerikkalainen matkapuhelinteollisuus ehdotti useita menetelmiä kapasiteetin lisäämiseksi ilman, että taajuuksien varaamista tarvittaisiin lisää. Eräs analoginen FM-lähestymistapa, jota Motorola ehdotti vuonna 1991, tunnettiin kapeakaistavahvistimina eli nampeina. NAMPS-järjestelmissä jokainen olemassa oleva 30 kilohertsin äänikanava jaettiin kolmeen 10 kilohertsin kanavaan. Niinpä AMPEERIJÄRJESTELMISSÄ saatavilla olleiden 832 kanavan sijaan NAMPS-järjestelmä tarjosi 2 496 kanavaa. TIA: n (Committee of the Telecommunications Industry Association) vuonna 1988 kehittämässä toisessa lähestymistavassa käytettiin digitaalista modulaatiota ja digitaalista äänenpakkausta yhdessä time-division multiple access (TDMA) – menetelmän kanssa; tämä mahdollisti myös kolme uutta puhekanavaa yhden ampeerin kanavan sijasta. Lopulta vuonna 1994 tuli esiin kolmas lähestymistapa, jonka kehitti alun perin Qualcomm, Inc., mutta myös TIA: n standardiksi hyväksymä. Tämä kolmas lähestymistapa käytti eräänlaista hajaspektri multiple access tunnetaan code-division multiple access (CDMA) – tekniikka, joka, kuten alkuperäinen TIA lähestymistapa, yhdistää digitaalisen äänen pakkaus digitaalisen modulaation. (Lisätietoja tiedon pakkaustekniikoista, signaalimodulaatiosta ja moniyhteyksistä, katso televiestintä.) CDMA-järjestelmä tarjosi 10-20-kertaisen kapasiteetin nykyisiin ampeerin solutekniikoihin verrattuna. Kaikki nämä parannetun kapasiteetin solukkojärjestelmät otettiin lopulta käyttöön Yhdysvalloissa, mutta koska ne olivat yhteensopimattomia keskenään, ne pikemminkin tukivat kuin korvasivat vanhemman ampeerin standardin.

vaikka AMPS oli ensimmäinen matkapuhelinjärjestelmä, joka otettiin käyttöön Japanissa vuonna 1979. Muita ampeeria edeltäneitä järjestelmiä ovat Pohjoismainen matkapuhelinjärjestelmä (NMT), joka otettiin käyttöön vuonna 1981 Tanskassa, Suomessa, Norjassa ja Ruotsissa, sekä Yhdistyneessä kuningaskunnassa vuonna 1983 käyttöön otettu total access communication system (TACS). Useita muita solujärjestelmiä kehitettiin ja otettiin käyttöön monissa muissa maissa seuraavina vuosina. Ne kaikki olivat yhteensopimattomia keskenään. Vuonna 1988 joukko Euroopan yhteisön valtion omistamia julkisia puhelinlaitoksia julkisti digitaalisen maailmanlaajuisen matkaviestintäjärjestelmän, GSM: n, joka oli ensimmäinen tällainen järjestelmä, joka sallisi kenen tahansa matkapuhelinkäyttäjän toimia toisessa Euroopan maassa samoilla laitteilla. GSM: stä tuli pian kaikkialla Euroopassa.

1980-luvun analogisista solujärjestelmistä käytetään nykyään nimitystä ”ensimmäisen sukupolven” (tai 1g) järjestelmät, ja 1980-luvun lopulla ja 90-luvun alussa ilmestyneistä digitaalisista järjestelmistä käytetään nimitystä ”toinen sukupolvi” (2G). 2G-kännyköiden käyttöönoton jälkeen on tehty erilaisia parannuksia datapalvelujen ja-sovellusten tarjoamiseksi, kuten internetin selailu, kaksisuuntainen tekstiviestittely, still-kuvansiirto ja henkilökohtaisten tietokoneiden mobiiliyhteys. Yksi tämän kaltaisista sovelluksista on iMode, jonka Nippon Telegraph and Telephone Corporationin mobiilipalveluosasto NTT DoCoMo lanseerasi vuonna 1999 Japanissa. Internet-yhteyden, interaktiivisten pelien, tiedonhaun ja tekstiviestien tukemisesta imodesta tuli erittäin menestyksekäs; kolmen vuoden kuluessa sen käyttöönotosta yli 35 miljoonalla käyttäjällä Japanissa oli iMode-yhteensopivat matkapuhelimet.

Genevessä toimivan kansainvälisen televiestintäliiton (ITU) tutkimusryhmä alkoi vuonna 1985 pohtia tulevien julkisten maa-matkapuhelinjärjestelmien (Fplmts) eritelmiä. Näistä spesifikaatioista tuli lopulta perusta ”kolmannen sukupolven” (3G) solustandardeille, jotka tunnetaan yhteisnimellä IMT-2000. 3G-standardit perustuvat löyhästi useisiin ominaisuuksiin: CDMA-teknologian käyttöön; kyky lopulta tukea kolmea käyttäjäluokkaa (ajoneuvopohjaiset, jalankulkijat ja kiinteät) ja kyky tukea puhe -, data-ja multimediapalveluja. Maailman ensimmäinen 3G-palvelu alkoi Japanissa lokakuussa 2001 NTT Docomon tarjoamalla järjestelmällä. Pian 3G-palvelua tarjosivat useat eri lentoyhtiöt Japanissa, Etelä-Koreassa, Yhdysvalloissa ja muissa maissa. Kaupallisesti on tullut saataville useita uudentyyppisiä palveluja, jotka ovat yhteensopivia 3G-järjestelmien korkeampien tiedonsiirtonopeuksien kanssa, mukaan lukien täysliikkeinen videolähetys, kuvansiirto, sijaintitietoiset palvelut (maailmanlaajuisen paikannusjärjestelmäteknologian avulla) ja nopea tiedonsiirto.

matkapuhelimille asetetut kasvavat vaatimukset käsitellä jopa enemmän dataa kuin 3G voi johtaa 4G-tekniikan kehitykseen. Vuonna 2008 ITU esitti vaatimuslistan niin sanotulle IMT-Advanced-eli 4G-järjestelmälle; näihin vaatimuksiin sisältyi 1 gigabitin sekuntinopeudet liikkuvalle käyttäjälle ja 100 megabitin sekuntinopeudet liikkuvalle käyttäjälle. ITU päätti vuonna 2010, että kaksi teknologiaa, LTE-Advanced (Long Term Evolution; LTE) ja WirelessMan-Advanced (myös wimax) täyttivät vaatimukset. Ruotsalainen puhelinyhtiö TeliaSonera esitteli ensimmäisen 4G LTE-verkon Tukholmassa vuonna 2009.