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無線関係の用語について解説します。
| ① 微弱無線局 電波法では無線機器から３ｍ離れた地点で、一定の電界強度以下であれば、免許を受けずに使用することができます。３２２ＭＨｚ以下では５００μＶ／ｍ(５４．０ｄＢμＶ／ｍ)ですが、３２２ＭＨｚから１０ＧＨｚにおいては厳しく、３ｍの距離で３５μＶ／ｍ(３０．９ｄＢμＶ／ｍ)以下です。 ３０．９ｄＢμＶ／ｍの電界強度を自由空間の条件でＥＩＲＰに換算すると－６４．３ｄＢｍとなりますが、実際の測定はハイトパターンのピークを測定しますので数ｄＢずれます。 ＥＩＲＰが－６４．３ｄＢｍアンテナ利得２．１４ｄＢｉの場合 空中線電力２２６ｐＷ、さらに、昔は検波方式が準尖頭値検波（ＱＰ）でしたが広帯域対応に改正されＲＢＷ１ＭＨｚの尖頭値検波になっていることにも注意が必要です。測定方法は詳細に規定されています。 また、ＥＬＰマークという制度(ＥＭＣＣ、ＪＡＡＭＡ)もあるようです。 ② ＥＩＲＰと電界強度 ＥＩＲＰ（等価等方輻射電力）と３ｍ離れた距離での電界強度の関係は以下の通りです。 ＥＩＲＰ（ｄＢｍ）＝Ｅ（ｄＢμＶ／ｍ）－９５．２ｄＢ Ｅ：３ｍ離れた点の電界強度（λ／２πが３ｍ以上に適用） ③ アンテナ利得とアンテナ係数 無線機器では、通信品質として通達距離（フリスの伝達公式）を電力のレベルダイヤで評価することが多いためアンテナ利得（Ｇ：アンテナゲイン）が用いられますが、ＥＭＣの分野では意図しない周波数や強度の妨害波を電界強度で評価するためアンテナ係数（Ａｆ：アンテナファクター）（ｄＢ／ｍ or ｄＢｍー１）が用いられるようです。 Ａｆ＝√（１２０π×４π）／√（５０×Ｇ×λ２） 自由空間インピーダンス（１２０πΩ）、給電点インピーダンス（５０Ω）が適用できる場合には、上記の換算式が適用できます。概ね１０λ以上の距離では自由空間インピーダンスが適用できるようです。多少の誤差を許容してもλ／２π以上離れないといけませんが、この条件が適用できるとして整理すると。 Ａｆ（ｄＢ／ｍ）＝９．７３／（λ√Ｇ） ＥＭＣの測定（ＣＩＳＰＲやＶＣＣＩ）では広帯域の測定用アンテナが使用されますが、無線機の測定でも、技術基準がＥＩＲＰで規定されたスプリアスの簡易測定では広帯域アンテナが用いられるようです。 ④ ダイバーシティ ダイバーシティ（ダイバーシチ）は同一情報を含む複数の受信信号などの合成（等利得合成や最大比合成など）又は選択を行うことにより通信品質を改善する方法として用いられており、2つ以上のアンテナを用いるものや、1つのアンテナで送受信機の信号処理を用いるものなど多様な方法があります。 （ａ）複数アンテナを用いる方法は、空間ダイバーシティ、偏波ダイバーシティ、角度ダイバーシティなどがあります。 （ｂ）１本のアンテナで送受信機の信号処理による方法は、周波数ダイバーシティ、時間ダイバーシティ、パスダイバーシティなどがあります。 （ｃ）システムとして複数の無線局（地球局や基地局）を用いる方法は、サイトダイバーシティ、ルートダイバーシティなどがあります。 （ｄ）送信側の複数アンテナによって、受信アンテナ１本でもダイバーシティ効果を得る方法は、送信ダイバーシティがあります。 ⑤ 無線ＬＡＮ 電波法では、２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システム、２．４ＧＨｚ帯小電力データ通信システム、５ＧＨｚ帯小電力データ通信システム（５．２ＧＨｚ、５．３ＧＨｚ、５．６ＧＨｚ）、５ＧＨｚ帯無線アクセスシステムに区分されています。５ＧＨｚ帯はＩＥＥＥ ８０２.１１ａ、ａｃ、ｎですが、２．４ＧＨｚ帯は１１ｂ、ｇ、ｎの他、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ラジコンのプロポ、デジタルコードレス用途など多様なものが含まれています。なお、拡散率も規定されていますが、電波法の拡散率はプロセスゲイン（処理利得）とは異なりますので注意が必要です。 ⑥ 雑音指数と等価雑音温度 移動通信などでは雑音指数（Ｆ：ＮＦノイズフィギュア）が用いられますが、衛星通信などでは等価雑音温度（Ｔｅ）が用いられています。 Ｆ＝（Ｓ／（ｋＴｏＢ））／（ｇＳ／（ｋＢｇ（Ｔｏ＋Ｔｅ））） 等価雑音温度と雑音指数の関係は、上記の式となります。Ｆ；雑音指数、Ｓ：入力信号電力、ｇ；増幅器の利得、ｋ：ボルツマン定数、Ｂ：帯域幅、Ｔｏ：温度、Ｔｅ：等価雑音温度 Ｆ＝１＋（Ｔｅ／Ｔｏ） ⑦ ＦＭ受信機の復調Ｓ／Ｎ （Ｓ／Ｎ）＝（３／２）（Ｃ／ｋＴＦ）（１／ｆ２）（ΔＦ／ｆ２）２ ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、Ｆ：雑音指数、ｆ２：復調周波数の上限周波数、ΔＦ：最大周波数偏移となります。分母のｆ２の３乗は正しくはｆ２３－ｆ１３ですが、３乗すると復調周波数の上限周波数に比べ下限周波数は省略しても問題にならない程度に小さくなります。計算値はスレッショルドポイントから、残留雑音レベルまでの範囲で一致します。 なお、移動通信では入力電界強度(横軸)とＳ／Ｎ(縦軸)のカーブを用いNoiseが右下がりのグラフで表現しますが、衛星通信では入力Ｃ／Ｎ(横軸)とＳ／Ｎ(縦軸)のカーブを用いて右上がりのグラフになります。 また、移動通信ではSINAD１２ｄＢとなる電界強度又は入力電圧を受信感度としますが、衛星通信ではＳ／Ｎが計算値より１ｄＢ劣化するＣ／Ｎをスレッショルドポイントとしており、Ｃ／Ｎ６ｄＢまで改善するスレッショルドエクステンション方式が用いられます。 ⑧ Ｍ系列 デジタル変調方式の無線機などでは、基本的な要素として重要で、疑似乱数として広く利用されています。Ｍ系列の特徴は、全ビットが一致したときに自己相関が１となり、１ビット以上シフトすると、１周期まで全て相関が１／２（正確には１ビット異なる）になる点で、更に高速のクロックで分解すると、全ビットの位相が完全に一致したときのみ相関が１になるという点です。 ちなみに、１周期の符号長は２ｎ－１となります。なお、ｎはシフトレジスタの段数です。 ＢＥＲ測定器や、均一な変調をかけて測定する場合に、標準符号化試験信号としてＰＮ系列（Pseudo Noise Sequence）、疑似乱数系列（Pseudo Random Sequence）ＰＮ符号、ＰＲＢＳ（Pseudo Random Binary Sequence）などという用語が用いられていますが、ＩＴＵ－Ｔ Ｏ．１５０で規定されている疑似乱数はＰＮ符号の中で最も代表的なＭ系列で、生成多項式は、Ｍ系列の中でもシフトレジスタの帰還タップ数が最も少なくなる符号として規定されています。 ⑨ ハミング距離とユークリッド距離 ハミング距離は、デジタルデータ伝送において、誤り訂正や誤り検出で用いられる符号間距離のことで、ユークリッド距離は、コンスタレーション上での距離で位相と振幅の２乗和のルートとなります。ユークリッド距離の評価としてはＥＶＭとＭＥＲが一般的で、ＥＶＭ（エラーベクトルマグニチュード）の評価では、理想の点からのずれ（エラーベクトル）の評価として、（エラーベクトル／理想の点のベクトル）の比を（％）で表記します。なお、放送関係ではＭＥＲ（変調誤差比モジュレーションエラーレシオ）が用いられることが多く、Ｓ／Ｎと同様に（理想の点のベクトル／エラーベクトル）の比を（ｄＢ）で表記するようです。 ⑩ 誤り検出と誤り訂正 最も分かり易いのが３ｂｉｔ多数決で、データの３倍の伝送速度を使う方法で、０００の信号が１ｂｉｔ誤り００１になった場合、多数決をとれば、０００に戻せるため、１ｂｉｔ誤り訂正できます。また、２ｂｉｔ誤り０１１になった場合、多数決を取ると１１１になってしまい、訂正はできませんが２ｂｉｔ誤りを検出することはできます。従って３ｂｉｔ多数決は１ｂｉｔ訂正、２ｂｉｔ検出です。実際にはなるべく少ない付加ｂｉｔで多くの誤りを検出又は訂正できるような符号が用いられています。有名なのはハミング符号、ＣＲＣ、ゴーレイ符号、ＢＣＨ符号、畳み込み符号、ビタビ複号、リードソロモン符号です。最近はブロック符号と畳み込み符号の組み合わせや高速演算が可能となったため軟判定が一般的なようです。 ⑪ 同軸ケーブルと導波管 高周波伝送路として一般的なのは同軸ケーブルですが、周波数が高くなると線径を細くする必要があり加工精度が必要なため、概ね１８ＧＨｚ以下で使用されます。１８ＧＨｚを超えるとコネクタやケーブルは精密加工が必要になります。インピーダンスは携帯電話や通信機器では５０Ωが一般的ですが、ＴＶアンテナや船舶用無線機では７５Ωが主流なようです。また、導波管は昔は数ＧＨｚ程度で使用されていましたが、最近は２６ＧＨｚ程度以上で使用されることが多いようです。 ⑫ ｄＢ（デシベル／デービー） ｄＢｍ（ｄＢ １ｍＷ） １ｍＷを基準とする電力 ｄＢＷ（ｄＢ １Ｗ） １Ｗを基準とする電力 ｄＢμ（ｄＢ １μＶ） １μＶを基準とする電圧（ｅｍｆ注意） ｄＢｄ（ｄＢ dipole-antenna） アンテナ相対利得 ｄＢｉ（ｄＢ isotropic-antenna）アンテナ絶対利得 ｄＢμＶ／ｍ（ｄＢ １μＶ／ｍ）１μＶ／ｍを基準とする電界強度 ｄＢμＡ／ｍ（ｄＢ １μＡ／ｍ）１μＡ／ｍを基準とする磁界強度 ｄＢｃ（ｄＢ carrier） 搬送波電力に対するスプリアス発射等の比 ｄＢ／ｍ（ｄＢ／meter） アンテナ係数 ｄＢｓｍ（ｄＢ squared meter）１ｍ２を基準とするＲＣＳ ｄＢｓｄ（ｄＢ spectrum density）衛星通信帯域外マスクＩＴＵ-Ｒ ｄＢｍ０（基準点からのｄＢｍ）ＩＴＵ－Ｔ Ｇシリーズ ｄＢｍ０ｐ（ｄＢｍ０）ソフォメータ入れた雑音レベルＩＴＵ－Ｔ ｄＢ 音響関係でも多様な規定があるようです。 ⑬ ＵＷＢ（超広帯域無線システム） ＦＣＣでは、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚの帯域において以下の条件を満足するものと決められています。国内では、３年以上も情報通信審議会で審議され平成１８年８月１日に無線設備規則が改正され使用できるようになりました。 ＦＣＣでは帯域幅が５００ＭＨｚ以上ですが国内は４５０ＭＨｚ以上のもの。 国内でも、平均電力ＥＩＲＰ：－４１ｄＢｍ／ＭＨｚ以下、尖頭電力ＥＩＲＰ：０ｄＢｍ／５０ＭＨｚはＦＣＣと同じですが、国内の不要発射の強度は－９０ｄＢｍ／ＭＨｚ以下とされました。ＥＴＳＩもー９０ｄＢｍ／ＭＨｚです。 ⑭ スプリアス発射と不要発射 ＲＲとＩＴＵ-Ｒ ＳＭ．３２９-１０（最新版は-１２）の改正に伴い、電波法関係規則が全面改正され平成１７年１２月１日に施行されました。従来スプリアス発射とされていたものが、「帯域外領域におけるスプリアス発射」と「スプリアス領域における不要発射」に整理されました。また帯域外領域とスプリアス領域の境界周波数は必要周波数帯幅（主に占有周波数帯幅）の±２５０％ですが、例外規定も多く携帯電話等では帯域外領域についても不要発射で規定され「帯域外領域における不要発射」と規定されています。また測定周波数範囲や参照帯域幅も明確にされました。 ⑮ ＰＬＬと位相雑音 無線機の局部発振器などで使用されるＰＬＬ（Phase Locked Loop）周波数シンセサイザは、従来はインテジャーＮ型（整数分周）が一般的でしたが、最近は制御回路部の高集積化が進んだ結果、フラクショナルＮ型（分数分周）が一般的になってきたようです。ちなみに、分数分周ではスプリアスを低減させるためにΔΣ変調器が用いられており、４次ΔΣ変調器とディザを用いてスプリアスを位相雑音以下にしているＩＣもあるようです。また、位相雑音は、Ｌｅｅｓｏｎ式という計算式があり、フリッカコーナー周波数、ＮＦ、負荷Ｑ、発振周波数などを入力することにより、離調周波数ごとの位相雑音が求められるようです。最近はＶＣＯを内蔵したＰＬＬＩＣも多く、位相雑音の計算ツールまで提供されています。 ⑯ 水晶発振器 水晶振動子や水晶発振器は、主に温度変動に対する周波数変動の程度によって、種類が分けられています。パソコンなどで用いられるものは、水晶振動子とＩＣに内蔵の発振回路と組み合わせて使用するもので、周波数温度安定度はＳＰＸＯ程度ですが、サーミスタなどの温度センサや温度補正メモリ内蔵ＩＣと組み合わせる場合の周波数温度安定度はＴＣＸＯ程度になるようです。ＳＰＸＯの周波数温度特性は、±50 ～±100 ×10－6 程度。ＶＣＸＯはバラクタダイオードの印加電圧を制御し、発振周波数を可変できる水晶発振器。ＴＣＸＯは温度補償回路を付加し、±0.5 ～±2.5 ×10－6 程度。ＯＣＸＯは、恒温槽で温度を一定に保ち、±0.1× 10－6 ～±0.5×10－9 程度のようで、ｐｐｍやｐｐｂという単位が使われます。ちなみに、水晶の発振周波数は、（ＡＴカット水晶素板の共振周波数（ＭＨｚ）＝１６７０／水晶素板の厚み（μｍ））で決まっているので、厚さの加工精度が１／１００００００以下ということになるようです。 ⑰ 通信容量 無線通信システムは、周波数帯域幅（占有周波数帯幅）を広くし、送信電力（空中線電力）大きくすれば伝送速度を大きくすることができ、これを明示したのが、情報理論における通信容量に関する定理として有名なシャノン・ハートレーの定理です。 ⑱ 略語などは紛らわしい 略語などは紛らわしく分野が違うと別の意味になるものが多いようです。 周波数偏移なども移動通信のシングル系ではｋＨｚ０-Ｐですが、衛星通信や基幹マイクロの多重系ではｋＨｚｒｍｓです。単に周波数偏移ｋＨｚで誤解すると１．４倍異なってしまいます。 無線関係の略語でもＳＡＲ、ＲＣＳ、ＳＳ、インターリーブ、ＡＤＣ、デルタ･シグマ変調、ＮＦ、デュープレクサ、ダイプレクサ、ＲＬなどは紛らわしいようです。 英文と和文で異なる表現もあるようで、ポケットベル（ＮＴＴ商標）とページャなどが有名ですが、有機ＥＬなども悩ましいようです。 ⑲ 電波法や無線設備規則などの用語は意味不明かも 空中線電力、占有周波数帯幅、副次発射、軸外輻射電力なども意味不明ですが、「ＦＭ変調度７０％」なんてＡＭと間違えてるんじゃないかと言われます。 また、測定器でも一般の用語とは異なり、スペクトル分析器はプリズムのような光スペクトルを分析するものではなくスペアナのことで横軸が周波数、縦軸が電力で、汎用品としては９ｋＨｚ～２６．５ＧＨｚ程度の無線周波数を測定する測定器のことです。 ちなみに、技適等で用いる主な汎用測定器は、スペアナ（電波法では「スペクトル分析器」）、パワーメータ（電波法では「電力計」ですが家庭のＡＣ１００Ｖの電力量ではなく、高周波電力を測定するものです）、周波数カウンタ（電波法では「周波数計」ですが、ＲＦ信号を無変調で測定する周波数カウンタの他、携帯電話や無線ＬＡＮなどのＣＤＭＡやＯＦＤＭの場合はコンスタレーションでＥＶＭと周波数偏差を測定するシグナルアナライザも周波数計に含まれます）ですが、無線機器の種類によっては、ＳＳＧ（標準信号発生器）、ＡＦＳＧ（低周波発振器）、オシロスコープや特殊な専用測定器なども用いられ、測定系の確認にはネットアナ（ネットワークアナライザ）なども用いられるようです。 |
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