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5分でわかるデジタル家電のABC Vol.035

発行日： 2008/3/14

5分でわかるデジタル家電のABC Vol.035
【電波は貴重な資源・・・地デジの謎1】
発行：2008.03.14 02:00
配信数：227部
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【目次】
１．地デジ
２．水晶
３．周波数は混信しやすい
４．周波数の隙間
５．まとめ
６．次回予告
７．編集後記
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【１．地デジ】

X君
「2011年7月24日までにアナログテレビ放送は終了
http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/whatsnew/digital-broad/index.html

ということですが、
いったいどうしてアナログ放送をデジタル放送にするんですかね？」

私
「いろいろと理由はあるとは思うけれど、
やはり【電波の有効利用】というのは大きいかもしれない。
現在のアナログ放送をデジタル放送にすると、電波を有効利用できるからね」

X君
「そういえば、この前、アナログハイビジョンをデジタルにしたときに、
【1チャンネル】だったものが【3チャンネル】に増やせる
という話がでてきましたね」

（これはハイビジョンのデータ量の話も絡んでくるので、
一概にデジタル化で3倍ということが言えるわけではないのでご注意）

私
「うん。デジタル技術を使うと、電波を有効利用できるんだ。
例えば【OFDM】（オーエフディーエム）があるね」

X君
「また難しそうなものが出てきましたよ。【OFDM】って何なんです？」

私
「【直交周波数分割多重】の略ということになっている。
デジタル変調方式の一つと言えばいいのかな。

イメージとしては、隙間なくびっしりと信号を並べたような感じかな。
（正確に言うと、一部重なっている）

逆フーリエ変換で変調し、フーリエ変換で復調するんだね。
これによって、隙間無く電波を利用できるから、今までの無駄が無くなる」

X君
「え・・・もしかして、今日はOFDMの話ですか？？
何だか一気にレベルが高くなってきましたが・・・」

私
「OFDMは、この先、機会があればやるとして、今日は資源の話をしようか」

X君
「資源の話っていったい・・・」

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【２．水晶】

今までも言及したかもしれませんが、
まずは【電波は有限な資源である】ということを再確認しましょう。

例えば、1.5GHzという周波数の電波があるとしましょう。
こういう周波数の電波を作るには、水晶振動子などを使います。

水晶振動子というのは、水晶（石英、あるいはクリスタルともいう）
の圧電効果を利用した素子の一種です。

この振動子は、電圧を掛けるとある特定の周波数で発振します。
発振する周波数は、水晶の形状で決まります。

でも、通常水晶振動子は、数MHzオーダの周波数以上は出せませんので、

【逓倍器（ていばいき）】というものを用いて、周波数を上げます。

ここまでは、「技術的には」それほど難しいものではありません。

X君
「何言ってんですか！十分難しいですよ」

いやー、確かに難しいんですが、それ以上に難しいのが、
環境の変化に対して、一定の周波数を保つことです。

特に温度が変化しても周波数が一定になるようにするのが難しいのです。

OCXO=Oven Controlled Crystal Oscillator（恒温槽付水晶発振器）
などを使って、周波数を一定に保ちます。

私は昔、ある放送機器用の製品を作っていたとき、
OCXOを手がけていたことがあります。

X君
「自分で関係してたから、今回はやけに張り切っているんですか？」

まあ、それもありますが、アナログ技術で製品を作る場合は、
温度補償方法など、厄介な問題があることを書いておきたかったのです。

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【３．周波数は混信しやすい】

さて、話が横道に逸れてしまい大変申し訳ないと思います。

もともとは、1.5GHzの電波の話でしたね。
例えば、1.5GHzの電波を携帯電話で使っているとしましょう。

そのとき同じ周波数の電波をすぐ近くで、
無線LANなどで使っていたらどうなるでしょう？

X君
「混ざるんでしたっけ？」

そうです。混信（干渉）してしまいます。
そうすると、正常な通信はできなくなりますね。

だから、混信を防止するためには、
同じ周波数を同時に使えないのです。

ところで、
もし、【1.501GHz】と、【1.502GHz】だったら、混信します？

【周波数が理想的な状態】ならば混信しません。

しかし、通常はこんな近くのは使わないようにしています。

この辺は、詳しい説明は省きますが、
アナログでは周波数が外部環境で変動しますし、
ノイズも発生します。

（それから、1.501GHzの電波を出そうとしても、
その周辺の周波数も少し出てしまう。
「スペクトラムアナライザー」という測定機器で見ると分ります）

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【４．周波数の隙間】

そういう訳で、アナログの場合は
隣り合う周波数の間に「隙間」を空けています。

この「隙間」の周波数帯域は、誰も使用していない帯域です。
（使用したくても使用できない）

つまり、貴重な周波数を使用していないということになります。

デジタル技術を使うと、アナログのときに比べて、
周波数を有効に利用できるのです。

携帯電話などでは、喉から手が出るほど
新しい周波数帯域を欲しがっています。

帯域が多く取れれば、回線も増やせるわけですから。

周波数帯域が取れない代わりに、
携帯電話では、涙ぐましい努力をして周波数の有効利用をしています。

（この辺りに関しては携帯電話の項で説明するつもりです）

X君
「難しい話もありましたが、デジタルの利点が少しだけ分りました」

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【５．まとめ】

電波は同じ（近い）周波数のものが近くにあると混信してしまう。
そのため、周波数が重ならないように余裕をもって電波を使っている。

デジタル技術を使用すると、電波の隙間を有効利用することができる。

無線通信が発展するためには、電波の有効利用が欠かせない。
デジタル化以外にも、さまざまな技術で電波を有効に利用している。

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【６．次回予告】

次回はデジタル放送の続きの予定。

その後は、こんな感じでいきたいと思います。

テレビ（地上デジタル、ワンセグ、衛星放送など）
携帯電話、無線LAN、WiMAXなど。
ビデオ、CD、DVD。
FeliCa（Suica、Pasmoなど）
（予定は未定です）
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【７．編集後記】

最近、四六時中パソコンをやっているためか、肩こりがひどい。
肩こりのために集中力も切れてきてしまう。

姿勢をよくするなど、心がけてはいるが・・・

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