携帯電話の電波

携帯電話の信号（受信信号やサービス信号とも呼ばれる）は、携帯電話がセルラーネットワーク（ダウンリンク）から受信する信号強度（dBmで測定）である。この信号強度は、基地局までの距離や建物や木などの障害物など、さまざまな要因によって変化する。ほとんどのモバイルデバイスでは、受信した信号のおおよその強度を携帯電話のユーザーに表示するために、高さが徐々に増すバーのセットを使用している。伝統的に5本のバーが使用されている（5×5を参照）^[1]。

一般的に、携帯電話の信号が強いのは都市部である可能性が高いが、これらの地域には受信できない「デッドゾーン」もいくつかある。携帯電話の信号は、高層タワーなどの大きな建物によって直接の信号経路がブロックされることで発生する可能性が高いマルチパス受信に耐えられるよう設​​計されている。対照的に、多くの田舎や人口の少ない地域では、信号がまったく届かなかったり、周辺受信が非常に弱かったりする。そのため、多くの携帯電話プロバイダーは、主要高速道路沿いなど、ユーザーが最も多くいる地域にタワーを設置しようとしている。都市部から離れた国立公園やその他の人気観光地でも、携帯電話の受信が可能になっているが、これらの地域では無線タワーの設置は通常禁止されているか厳しく規制されており、手配が難しい場合が多い。

通常であれば信号受信が強いエリアでも、他の要因が受信に影響したり、受信が完全に停止したりすることがあります (RF 干渉を参照)。壁が厚い建物や、ほとんどが金属構造の建物 (またはコンクリートに密集した鉄筋がある建物) の内部では、信号が減衰して携帯電話が使用できない場合があります。トンネルや地下鉄の駅などの地下エリアでは、携帯電話信号用の配線がない限り、受信できません。また、モバイル プロバイダー (および/またはそのローミングパートナー)の個々の基地局 (携帯電話基地局) のサービス コンターが完全に重ならないギャップが生じる場合もあります。

さらに、雲（特に信号の反射を引き起こす高くて濃い雷雲）、降水、および温度逆転によって引き起こされる無線伝搬の変化により、天候が信号の強度に影響を与える場合があります。FM放送を含む他のVHF無線帯域でもよく見られるこの現象は、サンディエゴの人が国境を越えたティファナからメキシコの塔で「ローミング」したり、デトロイトの人がオンタリオ州ウィンザーのデトロイト川の向こうに見えるカナダの塔で「ローミング」したりするなど、他の異常も引き起こす可能性があります。これらのイベントにより、ユーザーは自国にいるにもかかわらず「国際」使用料を請求される可能性がありますが、携帯電話会社は、顧客にこのような問題を頻繁に引き起こすことが知られている外国のセルサイトで発生した場合、これを国内使用として再評価するように 課金システムをプログラムできます。

また、災害やその他の大量通話イベントにより、エリア内の利用可能な無線チャネルの数や、一般公衆交換電話網に接続する電話回線の数が過負荷になり、ネットワーク トラフィックの量によって通話がブロックされたり切断されたりすることもあります。

携帯電話が近くのモバイル サイト、基地局、またはリピーターに送信できないエリアは、デッド ゾーンと呼ばれます。これらのエリアでは、携帯電話は停止状態にあると言われます。デッド ゾーンは通常、携帯電話端末とモバイル サイトのアンテナ間の信号が、通常は丘陵地帯、密集した木々 、または物理的な距離によってブロックされるか大幅に減少するため、携帯電話サービスを利用できないエリアです。

デッドゾーンは、携帯電話ネットワークのアーキテクチャ (アンテナの位置) の制限、ネットワーク密度の制限、他のモバイル サイトとの干渉、地形など、さまざまな要因によって生じます。デッドゾーンは、無線通信事業者がサービスを提供している場所でも発生することがあります。携帯電話は、空気中を伝わって減衰しやすい (特に高周波)電波に依存しているため、携帯電話は信頼できない場合があります。他の無線伝送と同様に、携帯電話の通話は、電話と最寄りの基地局の間にある大きな建物、地形、木、またはその他の物体によって中断される可能性があります。携帯電話ネットワーク プロバイダーは、通話の切断、アクセス障害、デッドゾーン (プロバイダーはこれを「カバレッジ ホール」または「サービスなしエリア」と呼んでいます) を最小限に抑えるために、ネットワークの改善とアップグレードに継続的に取り組んでいます。モバイル仮想ネットワーク オペレーターの場合、ネットワークの品質は、問題となっている特定の端末のホスト ネットワークに完全に依存します。一部の MVNO は複数のホストを使用しており、それらのホストは異なるテクノロジーを備えている場合もあります (たとえば、さまざまなStarlink、Spectrum (ブランド)、TracFone端末は、 Verizon WirelessではCDMAと1xRTT、AT&T MobilityではGSMとUMTS、T-Mobile USではGSMとUMTSのいずれかを使用します)。

デッドゾーンはマイクロセルで埋めることができますが、ピコセルはより大規模なネットワークに干渉を引き起こすことなく、さらに小さなエリアを扱うことができます。家庭向けのものなどの個人用マイクロセルはフェムトセルと呼ばれ、一般的にコードレス電話の範囲を持っていますが、MVNO電話では使用できない場合があります。同様のシステムを設定して、受刑者の通話キャプチャを行うこともできます。 ^{[2]これにより、}刑務所に密かに持ち込まれた携帯電話が使用されるのを防ぎます。これにより、刑務所職員などの事前に承認されたユーザーとの通話が完了しますが、妨害電波を禁止する法律に違反することはありません。これらのシステムは、刑務所の外からの通話をキャプチャしないように注意深く設計する必要があります。そうしないと、外の通行人にとって事実上デッドゾーンが作成されます。

災害により一時的に通信不能地帯が発生した場合、地元の通信インフラが復旧するまで移動式セルを持ち込むことができます。これらの移動式ユニットは、大規模な集会が予想される場所でも、余分な負荷を処理するために使用されます。

通話の切断は、携帯 電話の 通話加入者が会話中に突然通話が切れる (切断される) ときによく使う用語です。これは、1990 年代初頭に比べると今ではあまり発生しません。通話の切断は予期せず発生し、「デッド ゾーン」などのさまざまな原因によって発生します。技術界では、これは異常なリリースと呼ばれます。

通話が「切断」される理由の 1 つは、携帯電話加入者がカバーエリア (携帯電話ネットワークの無線塔) の外に出た場合です。2 人の加入者間の電話接続が完了した後、塔と携帯電話の両方がその加入者のネットワーク プロバイダーの範囲内に留まらなければなりません。そうしないと、接続が失われます (切断されます)。すべての携帯電話無線塔が同じ電話会社によって所有されているわけではありません (ただし、すべての場所に当てはまるわけではありません)。別の会社のネットワークで維持される場合もあります (通話中に従来の電話ネットワーク経由で再ルーティングすることはできないため)。また、電話と元のネットワークの間で信号を維持できなくなると、通話が終了します。^{[説明が必要]}

もう 1 つの一般的な理由は、携帯電話が無線通信が利用できない、中断される、干渉される、または妨害されるエリアに持ち込まれた場合です。ネットワークの観点からは、これは携帯電話がサービスエリア外に移動したことと同じです。

同じプロバイダのネットワーク内のセル間でハンドオフすると、通話が切断されることがあります。これは、2 つのセル サイトのカバレッジ エリア間のトラフィックの不均衡が原因である可能性があります。新しいセル サイトが容量いっぱいになると、ハンドオフしようとしている通話の追加トラフィックを受け入れることができません。また、ネットワーク構成が適切に設定されていないために、1 つのセル サイトが電話がハンドオフしようとしているセルを「認識」していない可能性もあります。電話が通話を引き継ぐことができる移動先の代替セルを見つけられない場合、通話は失われます。

同一チャネルおよび隣接チャネル干渉も、ワイヤレス ネットワークでの通話切断の原因となることがあります。同じ周波数を持つ隣接セルが相互に干渉し、サービス品質が低下し、通話切断が発生します。伝送の問題も通話切断の一般的な原因です。別の問題としては、基地局内の トランシーバーの故障が考えられます。

通話の相手側の携帯電話の電池が切れて突然通信が停止した場合も、通話が切れることがあります。

太陽黒点や太陽フレアが干渉を引き起こし、通話が切断される原因であるとされることはほとんどありません。なぜなら、このような混乱を引き起こすには、大規模な磁気嵐が必要だからです (衛星電話を除く)。

通話が頻繁に切断されることは、ワイヤレス サービス プロバイダーが受ける最も一般的な顧客からの苦情の 1 つです。プロバイダーは、ホーム ネットワークのカバレッジの拡大、携帯電話の容量の増加、切断された通話に対する払い戻しの提供など、さまざまな方法で苦情に対処しようとしてきました。

通話の中断やデッドゾーンによる問題を軽減するために、 さまざまな信号ブースターシステムが製造されています。ワイヤレス ユニットやアンテナなどの多くのオプションは、弱い信号の強化を目的としています。

任意強度単位 (ASU) は、携帯電話で測定された受信信号強度を示す 整数値です。

dBm で測定された実際の信号強度 (つまりワット単位の電力) を数式で計算することは可能です。ただし、2G、3G、4G ネットワークごとに異なる数式が存在します。

GSMネットワークでは、ASUはRSSI（受信信号強度表示器、TS 27.007 ^[3]サブ条項8.5を参照）にマッピングされます。

dBm = 2 × ASU - 113、ASU は 0.31 ～ 99 の範囲 (不明または検出不可)。

UMTSネットワークでは、ASUはRSCPレベル（受信信号コード電力、TS 27.007 ^[3]サブ句8.69およびTS 25.133サブ句9.1.1.3を参照）にマッピングされます。

dBm = ASU - 115、ASU は 0.90 ～ 255 の範囲 (不明または検出不可)。

LTEネットワークでは、ASUはRSRP（基準信号受信電力、TS 36.133、サブ条項9.1.4を参照）にマッピングされます。ASUの有効範囲は0～97です。1～96の範囲では、ASUは

(ASU - 143) < dBm ≤ (ASU - 140)。

値 0 は -140 dBm 未満の RSRP にマッピングされ、値 97 は -44 dBm を超える RSRP にマッピングされます。

ただし、Androidデバイスでは、元のGSM方式がUMTSに優先する場合があります。^{[4] Network Signal Info [5]}などのツールでは、信号強度（dBm単位）と基礎となるASUを直接表示できます。

ASU を「Active Set Update」と混同しないでください。Active Set Update は、UMTS および CDMA モバイル電話規格のハンドオーバー手順で使用されるシグナリング メッセージです。Android フォンでは、頭字語 ASU は Active Set Update とは何の関係もありません。Google 開発者によって正確に宣言されていません。^[6]

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• 不在着信（意図的に切断された通話）
• 携帯電話の放射線と健康