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広帯域だとなぜ大容量？
電気通信関係の話は全くの素人です。 素人なりに以下のように勝手に理解をしているのですが、 そうすると、なんで広帯域だと速いというか単位時間当りに 伝達できる情報量が多いのか全く分かりません。 ・帯域というのは(電波の)周波数の幅ですよね。 100MHz～120MHzはあなたが使っていいですよ、 というように。 ・周波数というとラジオを思い浮かべるんですが、 ラジオのイメージとしては、(目には見えないですが) 赤とか青とか黄色とか色が違う光が空中を飛び交ってて、 各色の光の強度の増減が各局のラジオ放送の音として 聞こえている。 要するに、電波の周波数はチャネルの棲み分けのために 使われてて、情報はそのチャネルの電波の強弱として 表されている。 このように考えると、情報をたくさん速く送るためには、 電波の周波数は関係なくて、その電波の強度の強弱なり on-offなりを如何に速く切替えるか、ということに かかっているように思えるのですが…。 多分、上の理解が間違っているんでしょうね。 なんとか、分かりやすく直観的にご教授願えませんでしょうか？ よろしくお願いします。
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> その電波の強度の強弱なりon-offなりを如何に速く切替えるか それが変調ということです。 で、変調をかけるとどうなるかというと、搬送波周波数の両側に、変調をかけた周波数（切替の速さ）分だけ帯域ができてしまうのです。 「大容量化すると広帯域が必要」→「広帯域なら大容量化できる」ということです。 下記ページの図．３－５，３－６を参照。（この図がないか検索してみたら、以外にヒットしないものだ。基本的なことだけど）
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- ikkyu3
- ベストアンサー率43% (535/1229)
もう回答は、出尽くした感がありますが、少しだけ。 広帯域が高速・大容量になるのは、ＩＳＤＮにしろｘＤＳＬにしろ信号が「デジタル化」したことの効果が大きいと思います。 帯域を広げチャンネルを増やす、 ＞電波の周波数は関係なくて、 高い周波数にして ＞on-offなりを如何に速く切替えるか 単位時間あたりのビット数を上げる、 時分割多重化もしやすくなる、などと思えます。
お礼
ありがとうございました。 確かにデジタル化によって時分割多重も し易そうですね。 アナログの音声を時分割多重すると、 音が途切れて聞こえるんでしょうかね？ 途切れて聞こえないまでもノイズのように 感じられたりするんでしょうか。 音声をデジタル化して時分割多重するときって、 通信が途切れている間に相手側に聞かせるべき 音声情報もまとめて送っているんでしょうか。
- terra5
- ベストアンサー率34% (574/1662)
>情報はそのチャネルの電波の強弱として表されている。 とは限りません。他にもいろいろあります。 変調をキーにして探すといろいろみつかるかと思います。 強弱の場合はAM変調で、AMラジオの音声などがそうです。 他には周波数の変動で情報をのせるFM変調、 波形の位相を変えることで情報をのせる位相変調。 他にもパルス変調とかいろいろあります。 また、一般に周波数が高い方が同じ時間で沢山の情報が載せられます。 例えば,1Hzでは一秒間に波を一つしか送れないが, 1KHzなら一秒間に波を送れるということです。
お礼
ありがとうございました。 最初の方へのお礼にも書きましたが、 これは大きな思い違いでした。 もう一つの思い違いが、電波の周波数と、 情報の周波数（ビットレート）が独立だ ということでした。 振幅変調にしても、波の振幅が変化して、 その包絡線に情報が乗るんだから、 電波の周波数が増えれば、ビットレートも 増やせそうですね。
- kurio
- ベストアンサー率29% (424/1462)
帯域についてですが、アナログの場合とデジタルの場合では意味が違います。 アナログ信号で帯域といえば、周波数成分の最大値と最小値の幅を意味しますが、デジタル信号の場合はビットレート（通信速度）のことを指します。 ラジオはアナログですので周波数帯域のことを指していますよね。 インターネット等でブロードバンド（広帯域）というのはビットレートのことを指していますので周波数のことではありません。
お礼
ありがとうございます。 > デジタル信号の場合はビットレート（通信速度）のことを指します。 どうもそのようですね。デジタルというか、コンピュータ ネットワークの場合ですね。 この質問をするきっかけの１つが、「10Mbpsのうち8Mbpsの帯域を 使っちゃってる」ていう言い方も、周波数帯域から来ているという 思い込みでした。 でもどう考えても、周波数帯域とはつながらないんですよね。 コンピュータネットワークでは情報をパケットにしてタイム シェアリングしてますからね。 仰る通り、両者は別物と考えたほうが良さそうです。
>帯域が広い→多チャンネル，というのは周波数の有効利用には良い，と直観的に分かるのですが，伝送容量とも関係あるのでしょうか？ 有効利用というのをどういう意味で使ってますか？ 有効に使っていない場合は、要するに空いているチャンネルがあるという意味ですね。つまり単位時間当たりに送る情報の量は少なくなる。だから、伝送容量は沢山チャンネルがあると大きくなるわけです。 伝送容量とは、一つのチャンネルの太さ、とそのチャンネルの数に比例します。 電波自体の速度は、普遍であり変えることは出来ません。 要するに同時に沢山並列に情報をならべて送ることによって、単位時間当たりに送る量が多くなるわけです。 イメージ的には、No.4の方の答えが参考になるでしょう。 >複数チャンネルを同時に受信すれば確かに速くなりそうですが，それって同時に受信するチャンネル数と同数の受信器が必要なのでは？ その通りです。携帯電話の話をされていましたが、携帯電話はたくさんのチャンネルを受信できるようになっています。更に言うと、時間的にも分割しています。つまり、携帯電話を使う場合でも２４時間ずっと情報をフルにやり取りしているわけではありませんよね。 そこで、使っていない時間は他の人に使ってもらって、自分が必要なときには空いている時間をねらって一定時間使用します。このときに一つしかチャンネルがないとなかなか空きが見つかりませんが、複数のチャンネルがあるので、その時ちょうど空いているチャンネルを見つけだして使用するわけです。 CDMA2000にしても他の方式にしても基本的には同じやり方です。 ただ、空きチャンネルの見つけ方、チャンネルを使用するときの決まり事など（コレをプロトコルと言います）が異なっているだけです。 大量の情報を送るときには、それが時系列的な情報でも、まず一定時間毎に区切り、情報を細切れにします。（細切れにした物をパケットと呼んでいます） パケットにはもちろん番号が振られていて、元の時系列的なデータに戻せるようにしてあります。 そうすれば、このパケットの集まりを、一つのチャンネルで送ろうが、複数のチャンネルで同時に送ろうが自由なわけです。 チャンネルが１００あれば、１００のパケットを同時に送って、再生側でまた時系列に並べ直せば、見かけ上時系列で送るときの１００倍の速度で送れます。 わかりました？
お礼
繰り返して補足していただき、ありがとうございます。 帯域を広く取ったときに多くのチャンネルを設けることが できるというのは良く分かります。それにより、周波数帯 を有効利用（＝多くの人でシェア）できます。 私の質問は、１チャンネル当りの周波数帯域を広く 取った際に、そのチャンネルの情報量が増えるのか？ もしそうなら、それはなぜか？ということです。 １つの解として、「１チャンネル当りの情報量は増えないが、 １台の携帯が同時に複数のチャンネルを受信している」と 考えられますが、それはちょっと無さそうです。（CDMA方式 でない限り）
- tanupon323
- ベストアンサー率26% (99/371)
情報をたくさん速く送ることを例えてみます。 あるタンク(送信所)から別のタンク(受信所)へ、ある液体(情報量)を移す(伝送)ために、細いホース(狭帯域)を使うと時間がかかりますが、太いホース(広帯域)を使うと速くなりますね。細いホースでも、何本も使えば(多重化)速くなりますし、量だけでなく種類も増やせます。この場合、それぞれのホースがチャネルという解釈になります。 電波や電気信号の伝わる速さを加速することはできないので、経路を太くすることによって、結果的に多くの情報を送り且つ受け、速度も高めているのです。 ま、こんな感じでお分かりいただけますか。
お礼
ありがとうございます。 この質問をさせて頂く前は、そのような 理解だったんですが、その「太いホース」 の中にどのように信号が流れているのか 考えたときに、疑問が起こるんです。 だって、AMだろうがFMだろうが、ある特定の 周波数の電波の「振れ」（AMなら振幅、FMなら 周波数の振れ）が情報なんですから、その周波数 が割り当てられてさえいれば、その周りの周波数帯が あろうとなかろうと関係ない、と思いませんか？ 私の質問は、「なぜ太いホースだとたくさん情報が 遅れるのか」という風に言いかえられます。 ほんとのホースのように流体がながれていると考えると 疑問の余地はないですが、上記のような仕組みで 情報が流れているとすると、このことが理解できなく なります。
- Pesuko
- ベストアンサー率30% (2017/6702)
信号を送るとき例えばＡＭラジオを例にすると。 ＯＫ放送局１０００Ｋｈｚがある場合、帯域±２０ｋｈｚ必要とすれば、９８０～１０２０がＯＫ放送局の使用範囲ですね。 割り当て範囲が５００ＫＨｚから２０００ＫＨＺまでとして、理想的配分で７５局が存在できます。 この周波数割り当てを１ＧＨｚから１.１ＧＨｚにした場合５００００局割り当てできますよね。 周波数をあげると広帯域に出来やすいのです。
お礼
ありがとうございました。 基本の周波数の例えば「±10%を帯域として 割り当てる」と決めたら、確かに周波数を 上げると帯域は広くなりますね。
平たく言うと、 広帯域： 広い周波数帯域を使用できる→たくさんのチャンネルを用意できる。 →たくさんの情報を一度に送れる。 つまり、一つのチャンネルには一つの情報しか送れませんよね？ 沢山チャンネルがあれば同時にたくさん送れますよね？ （ラジオを思い浮かべて下さい。もし帯域が狭いと一局しか放送できないじゃないですか） 信号の速度を早めているわけではありません。また、信号の強度は「どの位中継器（増幅器）を使わずに遠くまで伝送できるか」に影響します。 では。
補足
ご回答ありがとうございました． ただ，どうも腑に落ちない点があるんです． 帯域が広い→多チャンネル，というのは 周波数の有効利用には良い，と直観的に 分かるのですが，伝送容量とも関係ある のでしょうか？ 複数チャンネルを同時に受信すれば確かに 速くなりそうですが，それって同時に受信 するチャンネル数と同数の受信器が必要なの では？ DSLのようなメタルの場合は，電圧の波のギザギザに なってる所をデータ，緩やかに変化してるとこを 音声，のように１つの波形を受信して，異なる周波数帯に 分離するんだな，と納得できるんですが， ある周波数の電波を受信するっていうのは， その周波数に共振する回路をつくるんだって 大昔に高校で習った気がします．そうすると， 各チャンネル毎にそういう回路が要るような 気がするんですよね． CDMA2000では同時に複数チャンネルの受信が 可能だって聞いたんですが，周波数帯の分割に よる多チャンネル化をしている携帯電話の 伝送方式でも，基地局と端末間で周波数 チャンネルの多重化をしてるんでしょうか？
- MSZ006
- ベストアンサー率38% (390/1011)
私も素人ですが、1点だけ述べさせてください。 ＞要するに、電波の周波数はチャネルの棲み分けのために ＞使われてて、情報はそのチャネルの電波の強弱として ＞表されている。 ラジオのAM放送は仰るとおりですが、FM放送はそうではありません。基本になる周波数があってそこからどれだけ周波数がずれてるかで情報を伝えます。（FMはFrequency Modulation = 周波数変調 の略です。ちなみにAMはAmplitude Modulation = 振幅変調 の略です。綴りが違ってたらすみません。) 最近よく聞くブロードバンド＝広帯域と上記の事がどう関係しているかは私にもよく判りません・・・
お礼
早速の回答ありがとうございます． > 基本になる周波数があってそこからどれだけ > 周波数がずれてるかで情報を伝えます。 そうだったんですか！高校時代以来(何年前かは秘密)の カルチャーショックです．目から鱗．
お礼
ありがとうございました！ Bingo!です。 なるほど。情報のビットレート＝変調波の周波数を 高くするためには、広帯域にしないといけないん ですか。 図３－５の、搬送波周波数と搬送波周波数±変調波周波数の ３つの周波数をピークとするスペクトルがカバーする 周波数領域を帯域として割り当てないといけない訳ですね。 完全に疑問が解決しました。