摩訶不思議な携帯電話の電話の仕組みとはどうなっているのか解説！

皆さんは通話は好きでしょうか。

仕事で電話をしたり、友達と電話をしたり、さまざまな場面で通話にお世話になる機会があると思います。

でも、通話ってどうやってやっているのだろうか、そう思った人もいるかもしれません。

今回は、携帯電話での電話の仕組みについてご紹介していきます。

結論から言うと、場所の特定をしてから、しんごうを受け取って通話ができているのです。

では、どのようにやっているのでしょうか。

なぜ携帯電話が色々なところで利用できるのか

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携帯電話は、皆さんご存知の通り携帯を持ち歩いて色々なところで通信をすることができます。

固定電話であれば電話番号を元にして呼び出しした番号を指定した番号に通信を転送することで着信をします。でも、携帯電話は、先述の通り色々なところで通信ができるのですから、まず始めに電話をする人はその携帯電話で電波の届くところから発信をして、呼び出すステップから始まり、場所の確認、その後呼び出し番号の発信というステップでやっています。

携帯電話は自分からタイミングごとに電波を発信していて、自分の居場所を知らせる信号を放っています。その信号を受信したアンテナは、送信したの情報を端末のデータベースに送付しています。

そのような状態になった後に、電話がかかってくると移動体交換局という局が端末のデータベースから位置情報を特定する情報を引っ張ってきて、そのエリアに存在する無線制御局に呼び出し信号を送付します。

この無線制御局でその局管轄のアンテナから呼び出し信号を一斉に出して、携帯電話はその中で最も近いアンテナから信号を受け取って実際の通話をすることができるのです。

また、移動しながら通話するときは通信するアンテナを切り替える、ハンズオーバの処理を行っています。

さて、そのようにアンテナの活躍で至るところで通信ができているわけですが、アンテナの配置には２種類の方式があって、マクロセル方式とマイクロセル方式があります。

まず、マクロセル方式ですが、アンテナの出力を大きくして1本のアンテナで広いエリアをカバーすることができます。

これは携帯電話で利用されています。カバーエリアが大きいということは、利用者の数も増えるということです。

逆に、マイクロセル方式は、小出力のアンテナを多く配置してエリアをカバーするというものです。

マクロセル方式に比べて、範囲が狭いものになります。

こちらについては、所謂ピッチ（PHS）での利用が多いです。

あれ、PHSってなぜ使われているの？

そう思ったかもしれませんが、実は電波が弱いということは、携帯電話などの電波をあまり利用されたくない病院などでは、逆に役に立つのです。

PHSは電波が弱いので、機器類に影響を与えないといった利点があるからです。

では、もっと詳しく見ていきます。

電波共有の仕組みについて

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実際の通信ですが、携帯電話の特定の周波数の電波を使って通信を行なっています。日本でサービスとして使われているのは４種類で、800MHz帯、1.5GHz帯、1.9GHz帯、2GHz帯のものが利用されています。このうち1.9GHzについては、PHSが利用している周波数になります。残りは携帯電話が利用しているものになります。

こちらの記載以外の周波数は、全く別物が利用されていて、例えば衛星通信だったり、気象レーダだったりに利用されています。

通話の流れとしては、通信の確立を行なってから、利用していないチャンネルを払い出してから、受信側も発信側も互いに周波数を合わせて利用します。

つまり逆に言えば使える周波数が限られているということは、使える台数も決まっているのです。当初まだ携帯電話が高級だった頃は人々の手にはなかなか入りませんでしたからチャンネル占有しても問題なく通話ができていました。

しかし現代になって、携帯電話の普及が大きく進みましたので看過することはできなくなり同じチャンネルを複数人で共有できる仕組みが必要となりました。

そうした技術も現代では発明されていて、TDMA方式とCDMA方式の２種類が発明されています。

TDMA方式に関しては、電波の送受信を短い期間にすることで複数端末で一つのチャンネルを共有することができるものになります。

一方、CDMA方式については、端末識別信号を付与し、受信した端末側で信号を元に自分宛のデータを取り出します。

比較すると、CDMA＞TDMAの方が一般的に広い帯域を利用するので、音質も良く通信速度も速いです。