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デジタルAMPS（D-AMPS ）は、 TDMAと呼ばれることが多く、第2世代（2G）携帯電話システムで、1993年に最初の商用ネットワークが展開されて以来、特に米国とカナダを中心に南北アメリカ大陸で広く普及していました。 [ 1 ]かつての大規模なD-AMPSネットワークには、 AT&TやRogers Wirelessのネットワークがありました。TDMAという名前は、時分割多重アクセス（time-division multiple access）の略で、 GSMを含むほとんどの2G規格で使用されている一般的な多重アクセス技術です。D-AMPSは、GSMや符号分割多重アクセス（CDMA）に基づくシステムと競合していました。既存のネットワークが閉鎖され、GSM/ GPRSまたはCDMA2000技術に置き換えられたため、現在はサポート終了とみなされています。D-AMPSネットワークを最後に運用していたキャリアはUS Cellularで、2009年2月10日にサービスを終了しました。 [ 2 ]
D-AMPS の技術名はIS-54とその後継のIS-136 です。[ 3 ] [ 4 ] IS-54 はセキュリティ機能を備えた最初の移動体通信システムであり、時分割多重アクセス(TDMA) 技術を採用した最初のシステムでした。[ 5 ] IS-136 は、テキスト メッセージ(SMS)、回線交換データ(CSD)、改良された圧縮プロトコルなど、元の IS-54 仕様に多くの機能を追加しました。SMS と CSD はどちらも GSM プロトコルの一部として利用可能であり、IS-136 はほぼ同じ方法でそれらを実装しました。
D-AMPSは、北米の1G移動通信システムであるAdvanced Mobile Phone System（AMPS）をさらに発展させたもので、既存のAMPSチャネルを使用し、同一エリア内でデジタルシステムとアナログシステム間のスムーズな移行を可能にした。容量は、各30kHz チャネルペアを3つのタイムスロットに分割し（そのため時分割と呼ばれる）、音声データをデジタル圧縮することで、以前のアナログ設計よりも増加し、単一セルでの通話容量が3倍になった。また、アナログスキャナではデジタル信号にアクセスできなかったため、デジタルシステムは当初、通話のセキュリティを向上させた。通話はCMEAを使用して暗号化されていたが、後にCMEAは脆弱であることが判明した。[ 6 ]
モバイル通信の進化は、北米、ヨーロッパ、日本の3つの異なる地域で始まった。これらの地域で使用されていた規格は、それぞれかなり独立していた。
初期に導入されたモバイル通信技術や無線技術はすべてアナログ方式であり、総称して第1世代（1G）技術と呼ばれています。日本では、1G規格として日本電信電話（NTT）とその大容量版（Hicap）が採用されていました。ヨーロッパ各地で使用されていた初期のシステムは互換性がなく、後に共通となる「欧州連合」の視点や技術標準という概念は、当時はまだ存在していませんでした。
ヨーロッパで使用されていたさまざまな 1G 規格には、 C-Netz (ドイツとオーストリア)、Comviq (スウェーデン)、Nordic Mobile Telephones /450 (NMT450) と NMT900 (いずれも北欧諸国)、NMT-F (NMT900 のフランス語版)、TMA-450 (NMT450 のスペイン語版)、Radiocom 2000 (RC2000) (フランス)、TACS (Total Access Communication System) (英国、イタリア、アイルランド)、TMA-900 (TACS のスペイン語版) などがありました。北米の規格は、Advanced Mobile Phone System (AMPS) と Narrow-band AMPS (N-AMPS) でした。
北欧諸国の協力にもかかわらず、ヨーロッパの技術開発努力はさまざまな規格に分散され、日本の規格はあまり注目されなかった。1970年代にベル研究所によって開発され、 1983年に米国で初めて商用利用されたAMPSは、米国では800MHz帯で動作し、最も広く普及しているアナログセルラー規格である。（1994年に設立された1900MHz PCS帯はデジタル動作専用である。）AMPSの成功は、北米におけるモバイル時代の幕開けとなった。
市場は、当時の移動体通信規格では対応できないほどの容量と機動性を備えていたため、需要が急増しました。例えば、1970年代のベル研究所のシステムでは、ニューヨーク市全体で一度に12件の通話しか処理できませんでした。AMPSは周波数分割多重アクセス（FDMA）を採用しており、各基地局が異なる周波数で送信できるため、多くの基地局を近接して建設することが可能になりました。
AMPSには多くの欠点もあった。まず、モバイル通信の利用需要の増加に対応できる能力がなかった。各基地局の容量が限られていたため、多数の通話を処理することができなかったのだ。また、AMPSのセキュリティシステムは脆弱で、携帯電話のシリアルコードを盗んで不正通話に利用することができた。こうした問題が、より高性能なシステムの模索につながったのである。
この探求の結果、アメリカ初の2G規格であるIS-54が誕生した。1990年3月、北米の携帯電話ネットワークは、北米初のデュアルモードデジタル携帯電話規格であるIS-54B規格を採用した。この規格は、音声チャネルを30kHzから10kHzに削減することで容量を増加させたアナログ方式であるモトローラのナローバンドAMPS（N-AMPS）に勝利した。一方、IS-54はTDMAプロトコルを使用してデジタル方式で容量を増加させた。この方式では、通話を時間で分離し、個々の会話の一部を同じ周波数に順番に配置する。TDMAにより通話容量は3倍になった。
IS-54を使用することで、携帯電話事業者は自社システムのアナログ音声チャネルをデジタルに変換することができました。デュアルモード電話は、利用可能な場合はデジタルチャネルを使用し、利用できない場合はデフォルトの通常のAMPSを使用します。IS-54はアナログ携帯電話との下位互換性があり、実際、AMPSと同じ無線チャネルで共存していました。アナログの顧客は取り残されることはなく、単にIS-54の新機能にアクセスできなかっただけです。IS-54は認証もサポートしており、不正行為の防止に役立ちました。
IS-54は、AMPSと同じ 30kHzのチャネル間隔と周波数帯域（824～849MHzおよび869～894MHz ）を採用しています。容量は、30kHzのチャネルペアをそれぞれ3つのタイムスロットに分割し、音声データをデジタル圧縮することで、従来のアナログ設計に比べて増加し 、1セルあたりの通話容量が3倍になりました。また、アナログスキャナではデジタル信号にアクセスできないため、デジタルシステムでは通話のセキュリティも向上しました。
IS-54規格では84の制御チャネルが規定されており、そのうち42チャネルはAMPSと共有されています。既存のAMPS携帯電話システムとの互換性を維持するため、IS-54携帯電話システムの主順方向および逆方向制御チャネルは、AMPSと同じ信号方式と変調方式（バイナリFSK）を使用しています。AMPS/IS-54インフラストラクチャは、アナログAMPS電話機とD-AMPS電話機のどちらでも使用できます。
IS-54で使用されるアクセス方式は時分割多重アクセス（TDMA）であり、これは米国で最初に開発されたデジタル規格です。1992年にTIAによって採用されました。TDMAは、30kHzの AMPSチャネルをそれぞれ3つのフルレートTDMAチャネルに分割し、各チャネルは1つの音声通話をサポートできます。その後、これらのフルレートチャネルはそれぞれさらに2つのハーフレートチャネルに分割され、必要な符号化と圧縮を行うことで、各チャネルも音声通話をサポートできるようになりました。このように、TDMAはAMPSトラフィックチャネルの3～6倍の容量を提供できます。TDMAは当初IS-54規格で定義され、現在はEIA/TIAのIS-13xシリーズの仕様で規定されています。
搬送波をデジタル変調するためのチャネル伝送ビットレートは48.6 kbit/sです。各フレームは6.67 msのタイムスロットが6つあります。各タイムスロットは324ビットの情報を伝送し、そのうち260ビットは13 kbit/sのフルレートトラフィックデータ用です。残りの64ビットはオーバーヘッドで、そのうち28ビットは同期用であり、フレームアライメントを確立するためにすべての受信機が認識する特定のビットシーケンスが含まれています。また、GSMと同様に、この既知のシーケンスは適応イコライザを初期化するためのトレーニングパターンとして機能します。
IS-54システムでは、フレームを構成する6つのタイムスロットそれぞれに異なる同期シーケンスが設定されており、各受信機はそれぞれに割り当てられたタイムスロットに同期できます。各タイムスロットには、SACCH（システム制御情報）用の12ビットが追加されています。デジタル検証カラーコード（DVCC）は、AMPSシステムで使用される監視オーディオトーンに相当します。8ビットのカラーコードは256種類あり、(12, 8, 3)ハミング符号で保護されています。各基地局にはそれぞれ割り当てられたカラーコードがあるため、遠方のセルからの干渉信号は無視できます。
IS-54の変調方式は、7C/4差動四相偏移変調（DQPSK）、別名差動7t/4 4-PSKまたはπ/4 DQPSKです。この方式では、 30kHzのチャネル間隔 で48.6kbit/sのビットレートを実現し 、1.62bit/s/Hzの帯域幅効率が得られます。この値はGSMよりも20%優れています。このタイプの線形変調方式の主な欠点は電力効率の悪さで、その結果、携帯型端末が重くなり、さらに不便なことに、バッテリーの充電間隔が短くなります。
会話のデータビットはDATAフィールドを構成します。6つのスロットで完全なIS-54フレームが構成されます。スロット1と4、2と5、3と6のDATAは音声回路を構成します。DVCCはデジタル検証カラーコードの略で、各セルに割り当てられた固有の8ビットコード値を表す難解な用語です。Gはガードタイムの略で、各タイムスロット間の期間です。RSVDは予約済みを表します。SYNCは同期の略で、重要なTDMAデータフィールドです。すべてのフレームの各スロットは、すべてが正しく動作するために、他のすべてのスロットおよびマスタークロックと同期している必要があります。
移動局から基地局への通信におけるタイムスロットの構成は、基地局から移動局への通信におけるタイムスロットの構成とは異なります。伝送される情報は基本的に同じですが、配置が異なります。移動局から基地局への通信では、送信機が最大出力に達するまでの6ビットのランプ時間と、送信が行われない6ビットのガードバンドが設けられています。基地局から移動局への通信におけるこれらの12ビットは、将来の使用のために予約されています。
着信があると、移動局は別の周波数ペア（システムキャリアがアナログまたはデジタルにした音声無線チャネル）に切り替わります。この周波数ペアが通話を伝送します。IS-54信号が検出されると、利用可能なデジタル通信チャネルがあれば、そのチャネルが割り当てられます。高速関連チャネル（FACCH）は通話中にハンドオフを実行し、移動局が制御チャネルに戻る必要はありません。ノイズが多い場合、デジタル通信チャネルに組み込まれたFACCHが音声ペイロードを上書きし、音声品質を低下させて制御情報を伝達します。これは接続性を維持するためです。低速関連制御チャネル（SACCH）はハンドオフは実行しませんが、信号強度情報などを基地局に伝達します。
IS-54の音声符号化器は、ベクトル和励起線形予測（VSELP）符号化と呼ばれる技術を使用しています。これは、符号励起線形予測（CELP）符号化器として知られる大きなクラスに属する特殊なタイプの音声符号化器です。7.95 kbit/sの音声符号化レートは、 周波数変調を使用したアナログAMPSシステムと同様の再構成音声品質を実現します。7.95 kbit/sの信号は、ビットレートを13 kbit/sまでロードするチャネル符号化器を通過します。新しいハーフレート符号化規格では、各通話の全体的なビットレートが6.5 kbit/sに削減され、13 kbit/sのレートと同等の品質が提供されるはずです。このハーフレートにより、チャネル容量はアナログAMPSの6倍になります。
通信システムの議論は、システム例の説明なしには完結しません。IS-54規格で規定されているデュアルモード携帯電話について説明します。デュアルモード電話は、アナログ専用セルまたはデュアルモードセルで動作可能です。送信機と受信機の両方が、アナログFMとデジタル時分割多重アクセス（TDMA）方式の両方をサポートしています。デジタル伝送が優先されるため、セルラーシステムがデジタル機能を備えている場合、モバイルユニットにはまずデジタルチャネルが割り当てられます。デジタルチャネルが利用できない場合は、セルラーシステムはアナログチャネルを割り当てます。送信機は音声信号を無線周波数（RF）に変換し、受信機はRF信号を音声信号に変換します。アンテナはRFエネルギーを自由空間に集束および変換して受信および送信します。コントロールパネルはエンドユーザー向けの入出力機構として機能し、キーパッド、ディスプレイ、マイク、スピーカーをサポートしています。コーディネーターは、モバイルユニットの送信および受信機能を同期します。デュアルモード携帯電話は、以下の要素で構成されています。
1993年までに、IS-54への移行が広く進んだにもかかわらず、アメリカの携帯電話事業は再び容量不足に陥った。アメリカの携帯電話事業は引き続き好調で、加入者数は1988年の150万人から1993年には1300万人以上に増加した。成長する市場に対応するため、他の技術が登場する余地は残されていた。IS-54に続く技術は、IS-54によって構築されたデジタル基盤に忠実に従った。
IS-54 を改良するための実用的な取り組みが開始され、最終的に IS-54 ハイブリッド設計にチャネルが追加されました。IS-54 とは異なり、IS-136 は音声と制御チャネルの両方の伝送に時分割多重化を使用します。デジタル制御チャネルにより、住宅および建物内のカバレッジ、バッテリー待機時間の劇的な増加、いくつかのメッセージング アプリケーション、無線によるアクティベーション、および拡張されたデータ アプリケーションが可能になります。IS-136 システムは、数百万台の AMPS 電話をサポートする必要がありましたが、そのほとんどは IS-54 および IS-136 が検討される前に設計および製造されたものでした。IS-136 は、テキスト メッセージング、回線交換データ (CSD)、および改良された圧縮プロトコルなど、元の IS-54 仕様に多くの機能を追加しました。IS-136 TDMA トラフィック チャネルは、24.3キロボーの チャネル レートで π/4-DQPSK 変調を使用し、 30 kHz チャネルの 1 フレームを構成する 6 つのタイム スロット全体で実効 48.6 kbit/s のデータ レートを実現します 。
D-AMPS（同社は「TDMA」と呼んでいる）をサポートする米国最大の通信事業者であるAT&T Mobilityは、2007年5月30日に開始された19の無線市場で、既存のネットワークを停止し、その周波数をGSMおよびUMTSプラットフォームに解放した。他の地域も6月と7月にそれに続いた。これらの市場のTDMAネットワークは1900MHzの 周波数で動作しており、AMPSネットワークとは共存していなかった。残りの850MHz TDMA市場でのサービスは、Dobson Communications がサービスを提供していた地域を除き、AMPSサービスとともに2008年2月18日に終了した。DobsonのTDMAおよびAMPSネットワークは2008年3月1日に停止された。
カナダのロジャーズ・ワイヤレスは 、2003年に1900MHz帯のIS-136をすべて廃止し、機器の故障に伴い800MHz帯についても同様の措置を講じた 。2007年5月31日、ロジャーズ・ワイヤレスはD-AMPS（およびAMPS）ネットワークを廃止し、これらの旧ネットワークを利用していた残りの顧客をGSMネットワークに移行させた。
主にCDMA2000技術を使用していたものの、 Western WirelessからTDMAネットワークを買収したAlltelは、2008年9月にTDMAおよびAMPSネットワークを停止した。 当時、同じく主にCDMA2000技術を使用していたUS Cellularは、2009年2月10日にTDMAネットワークを停止した。これは米国で最後のTDMAネットワーク停止となった。