高専生の大好きな○○のお話

高専生の大好きな
○○のお話
おかやん
@okayan08

自己紹介
• おかやん
• Twitter:@okayan08
• 茨城高専電子情報工学科23期生
• 社会人1年目 NWクラスタ
• 趣味：鉄道、バス、巫女 etc…
テプラ

２００９年８月２９日
高専カンファレンスｉｎ東北

Photo by @kawataso http://flic.kr/p/6TZcbn

おかやん
巫女のお話
おかやん
@okayan08

高専生の
大好きな

○○

高専生の大好きな○○
• 単位？
→無いと困るけど大好きでは無い
• テスト？
→それはもう発表した人がいる
• 女装？
→それをここで発表するのはちょっと

電波のお話
～LTEはなぜ高速通信ができるのか～

おかやん
@okayan08

OSI参照モデル
7
6
5
4
3
2
1

アプリケーション層
プレゼンテーション層
セッション層
トランスポート層
ネットワーク層
データリンク層
物理層

変復調

周波数

電気信号
電磁波

右ネジの法則

位相
電磁誘導の法則

論理演算

／￣￣￣＼
／ ─
─ ＼
／ <○> <○> ＼
|
（__人__）
|
＼
｀ ⌒´
／
／
＼

三角関数

電波の定義
電波法によると…
第二条（定義）
一「電波」とは、三百万メガヘルツ
以下の周波数の電磁波をいう。

電波を飛ばす仕組み
電磁波の進行方向

𝑖
ア
ン
テ
ナ

𝐻

𝐻
𝐸

𝐻
𝐸

電波を送るカギ①

変調

変調
情報を一定のルールに
沿った送りやすい形の電
気信号に変換する
一定のルール=変調方式

位相変調（PM）

搬送波の位相を変えて
情報を伝える

搬送波（キャリア）
𝐴𝑐
0

0.25

0.5

0.75

1

t →

BPSK
データ
0

位相
0°

1

180°

BPSK
成信
1 0 1 1 0 0 1
分号 0
（搬
キ
送
ャ
リ波
ア
）
変
調
波

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

t →

4PSK
位相
00 0°

位相
10 270°

01 90°

11 180°

4PSK
成信
分号 01
（搬
キ
送
ャ
リ波
ア
）
変
調
波
90°

01

10

01

270°

90°

t →

位相変調の限界
多くの情報を送ろうとすると、
位相が細かくなる
→誤り率が上がり、実用的でない

→ 直交振幅変調

直交振幅変調(QAM)

搬送波の振幅と位相を
同時に変えて情報を伝
える

直交振幅変調(QAM)
1000

1010

0010

0000

1001

1011

0011

0001

1101

1111

0111

0101

1100

1110

0110

0100

━┓
┏┛
・

＿__
／ ―＼
／ノ (●)＼
｜ (●) ⌒）＼
｜
（__ノ￣ |
＼
/
＼
_ノ
/´
｀＼
|
|
|
|

16QAM
1000

1010

0010

0000

1001

1011

0011

0001

30°振幅2.6

1101

1111

0111

0101

1100

1110

0110

0100

16QAM
1000

1010

0010

0000

1001

1011

0011

0001

120°振幅1.4

1101

1111

0111

0101

1100

1110

0110

0100

16QAM
1000

1010

0010

0000

1001

1011

0011

0001

1101

1111

0111

0101
315°振幅4.24

1100

1110

0110

0100

16QAM
1000

1010

0010

0000

1001

1011

0011

0001

1101

1111

0111

0101

315°振幅1.4

1100

1110

0110

0100

16QAM
成信
分号

（搬
キ送
ャ
リ波
ア
）
変
調
波

0001

1011

0100 0111

t →

実際の使われ方
世代

1G(NTT大容量方式)
2G(PDC)
3G(W-CDMA)
(CDMA2000)
3.9G(LTE)
3.9G(WiMAX)
4G(WiMAX2)

QPSK

16QAM

64QAM 256QAM

その他(FSK)

✓

-

-

-

✓

✓

-

-

✓
✓
✓

✓
✓
✓

✓
✓
✓

✓

電波を送るカギ②

多元接続

多元接続の考え方
ユーザ1人1人に独自に周波数を割
り当てることはできない
・コスト面：端末1台ごとに周波数を
変えると価格が大幅UP
・資源面：電波は有限であるため、
無駄遣いはできない

多元接続の考え方
同じ周波数、時間、空間など
の無線伝送路を複数のユー
ザーで同時に共用する方法。

「多元接続方式」とは：ITpro
http://itpro.nikkeibp.co.jp/word/page/10008838/

多元接続の方式
方式名
FDMA
(周波数分割多元接続)
TDMA
(時分割多元接続)
CDMA
(符号分割多元接続)
OFDMA
(直交周波数分割多元接続)

キーポイント

世代

周波数

1G

時間

2G

PN符号

3G

直交周波数

3.9G,4G

FDMA
周
波
数

CH4
CH3
CH2

CH1
時間

TDMA
周
波
数

CH1

CH2

CH3

CH4

時間

CDMA
符
号

周波数

CH4

CH3
CH2

CH1
時間

CDMA
信号を一次変調した後にPN符号と
呼ばれる特殊な符号で二次変調を
行う。
これによりスペクトルは拡散する。
また、同じ符号を用いて逆拡散を行
わないと、信号は復調できない。

＿＿＿_
／
＼
／
⌒ ⌒＼
何言ってんだこいつ
／
（●）（●）＼
|
､" ﾞ)（__人__）" ）
_＿＿＿＿＿＿＿＿＿_
＼
｡｀ ⌒ﾟ:j´ ,／ jﾞ~~| | |
|
＿＿／
＼ |_＿| | |
|
|| /
,
＼ｎ|| | |
|
||/
/
r. （こ） | |
|
| | | ⌒ ーnｎｎ
|＼ (⊆ｿ .|_|_＿＿＿＿_＿＿＿＿_|
￣＼＿_､("二）￣￣￣￣￣ｌ二二ｌ二二＿|_|＿_|＿

CDMA(PN拡散)
成信
分号
拡Ｐ
散Ｎ
符
号
信拡
号散
後

→

CDMA(PN逆拡散)
信拡
号散
後
逆Ｐ
拡Ｎ
散符
号
信復
号調

→

OFDMA
多数のキャリアを用いて
並列伝送を行う。

まとめ
LTEの高速通信は直交
振幅変調と直交周波数
分割多元接続で成り
立っていた！

.＿
＼ヽ, ,、
`''|/ﾉ
.|
＿
|
＼｀ヽ、|
＼, V
`L,,_
|ヽ､) ,､
/
ヽYﾉ
/
r''ヽ、.|
|
`ｰ-ヽ|ヮ
|
`|
|.
|
ヽ、
|
ヽ＿＿＿_ﾉ
／_ノ ' ヽ_＼
／（≡）（≡）＼
／::::::⌒（__人__）⌒::::: ＼
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|r┬-|
|
＼
`ー'´
／
／
＼
( |
| )
＼|
э
|／
(
,,,,
,ﾉ
＼､(Ｕ)ﾉノ
＼／／
／／＼
⊂⌒＿＿）＿＿）

┼ヽ -|r‐､. ﾚ |
ｄ⌒) ./| _ﾉ __ﾉ

何故こんな発表をしたか

高専生の大好きな○○

高専生の大好きな分解
携帯電話バラしても…
うーん…、わからん！

しゃーない、
理論武装だ

普段何気なく使っている
ものがどのような技術で
成り立っているのかを知る

今回は分解しても
よくわからないので、
背景となる技術を調べた

自分が興味を持ったことを
とことん追求するのは

楽しい！

得た知識を発表することで
より理解が深まる

高専カンファレンスは気軽
に発表できるので、是非
発表してほしい

電波のお話
～LTEはなぜ高速通信ができるのか～

おかやん @okayan08
●内容をちゃんと理解したい方にオススメ
中嶋信生・有田武美・樋口健一,2012,
『携帯電話はなぜつながるのか』,日経BP社

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