無線通信・移動体通信・アンテナ・放送・衛星通信
電波の周波数帯の名称と周波数範囲の組合せとして、正しいものはどれか。
解答正解 3
周波数帯の名称は、VHF＝30〜300MHz、UHF＝300MHz〜3GHz、SHF＝3〜30GHz、EHF＝30〜300GHzで、各帯域とも10倍ずつ上がる。携帯電話や地上デジタル放送はUHF帯、衛星放送や固定マイクロ波回線はSHF帯、5Gのミリ波はEHF帯の周波数を使うので、利用例と合わせて覚えるとよい。
周波数900MHzの電波の波長として、最も近いものはどれか。ただし、電波の伝搬速度は3×10の8乗m/sとする。
解答正解 1
波長λ［m］＝伝搬速度c［m/s］÷周波数f［Hz］で求められる。c＝3×10の8乗m/s、f＝900MHz＝9×10の8乗Hzなので、λ＝3×10の8乗÷(9×10の8乗)≒0.33mとなる。周波数が高いほど波長は短くなる。半波長ダイポールアンテナの長さなどを求める際の基本となる。
電波の伝わり方に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
電波には、反射（境界面ではね返る）、屈折（媒質の違いで進行方向が曲がる）、回折（障害物の背後に回り込む）、散乱などの伝搬現象がある。回折は波長が長い低周波ほど起こりやすいため、UHFやSHFのような高い周波数では、障害物の陰になると受信しにくくなり、見通しを確保する設計が必要になる。
フェージングとその対策に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
移動体通信では、直接波と建物などからの反射波が受信点に別の経路で届き、位相関係により強め合ったり弱め合ったりして、受信レベルが短い距離で大きく変動する（マルチパスフェージング）。対策にはダイバーシティ受信があり、アンテナを離して設置する空間ダイバーシティのほか、周波数や偏波を変える方式もある。
電波の偏波に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
電波には、電界が一方向に振動する直線偏波（垂直偏波・水平偏波）と、電界の向きが回転する円偏波がある。受信アンテナは送信の偏波面に合わせて設置し、直交すると受信電力が大きく落ちる。この直交性を利用すると、同じ周波数を垂直・水平、あるいは右旋・左旋の偏波で再利用して、周波数の利用効率を高めることができる。
半波長ダイポールアンテナに関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
半波長ダイポールアンテナは、全長が波長の約1/2の直線状のアンテナで、等方性アンテナ（全方向に均一に放射する仮想のアンテナ）に対する絶対利得は約2.15dBiである。素子に直角な面内ではほぼ全方向、素子の方向には放射しない8字形の指向性をもつ。dBdは半波長ダイポールを基準とした利得で、dBi＝dBd＋2.15の関係にある。
八木・宇田アンテナ（八木アンテナ）に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
八木アンテナは、電波を受ける（送る）放射器、その前方の導波器、後方の反射器からなる。導波器は放射器よりやや短く、反射器はやや長くして働かせる。導波器の数を増やすほど前方への指向性が鋭くなって利得が大きくなる。地上デジタル放送の受信アンテナでよく使われる。
給電線とアンテナの整合およびVSWR（電圧定在波比）に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
給電線の特性インピーダンスとアンテナのインピーダンスが等しいと整合がとれ、反射は生じない。このときVSWRは1である。不整合があると電力の一部が反射され、給電線上に定在波が生じてVSWRが1より大きくなる。反射波は送信機に戻り、送信電力の損失や送信機の過熱・故障につながるので、施工後はVSWRを測定して確認する。
送信機の出力が30dBm、給電線の損失が3dB、アンテナの絶対利得が12dBiのとき、等価等方輻射電力（EIRP）として正しいものはどれか。
解答正解 2
EIRP［dBm］＝送信機出力［dBm］－給電線損失［dB］＋アンテナの絶対利得［dBi］で求める。損失は引き、利得は足す。この設問では30－3＋12＝39dBm（約8W）である。利得の高いアンテナほど特定方向のEIRPが大きくなるため、法令上の電力の上限を考える際などにも用いる。
移動体通信システムの世代の特徴に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
移動体通信は世代ごとに技術が進んだ。第1世代はアナログ音声、第2世代はデジタル音声（TDMA）とメールなどの低速データ通信、第3世代はCDMAによる高速データ通信、第4世代（LTE）はOFDMAとIPベースの高速パケット通信、第5世代（5G）は高速大容量・低遅延・多数同時接続を特徴とする。
セルラ方式の移動通信に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
セルラ方式は、サービスエリアを小さなセルに分け、各セルに基地局を置く。離れたセル間で同じ周波数を繰り返し使えるため、限られた周波数で多くの利用者を収容できる。セルを小さくするほど収容力は増える。移動中の端末が別のセルへ移るときは、通話を維持したまま基地局を切り替えるハンドオーバが行われる。
複数の利用者が同じ無線回線を共用する多元接続方式について、FDMAは（ア）、TDMAは（イ）、CDMAは（ウ）によって利用者を区別する。（ア）〜（ウ）に入る語句の組合せとして、正しいものはどれか。
解答正解 3
多元接続は、複数の利用者が同じ伝送路を共用する方式である。FDMA（周波数分割多元接続）は利用者ごとに周波数を割り当て、TDMA（時分割多元接続）は同じ周波数を時間（タイムスロット）で分割して割り当て、CDMA（符号分割多元接続）は同じ周波数・時間に重ねて送り、利用者固有の拡散符号で分離する。名称の頭文字（F、T、C）が、分ける要素に対応している。
OFDM（直交周波数分割多重）に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
OFDMは、直交関係にある多数のサブキャリアに信号を分散して並列に送る方式で、各サブキャリアの変調速度が低く、1シンボルが長くなるため、マルチパスの遅延波に強い。さらにシンボルの前にガードインターバルを挿入して符号間干渉を防ぐ。地上デジタル放送、無線LAN、LTE、5Gなどで採用されている。ただし、ガードインターバルを長くすると効率が下がる。
第5世代移動通信システム（5G）に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
5Gは、高速・大容量（eMBB）、高信頼・低遅延（URLLC）、多数同時接続（mMTC）の三つを主な特徴とする。広い帯域を確保するため、6GHz未満（Sub6）のほか、28GHz帯などのミリ波も使う。ミリ波は直進性が強く、障害物や距離に弱いので、小さなセルを多数配置して補う。
無線LANで使われる2.4GHz帯と5GHz帯に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
無線LANの2.4GHz帯は、電子レンジやBluetooth機器などと周波数が重なり、干渉を受けやすい。また、互いに干渉せずに使えるチャネル数が少ない。ただし周波数が低い分、伝搬損失が小さく、障害物の背後にも回り込みやすい。5GHz帯は混雑が少なくチャネル数が多く、高速通信に向くが、障害物に弱い。
地上デジタルテレビ放送に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
日本の地上デジタル放送はISDB-T方式で、UHF帯（13〜52チャンネル）を使い、1チャンネル6MHzの帯域をOFDMで13のセグメントに分けて伝送する。そのうち1セグメントが携帯端末向けの「ワンセグ」として使われる。直線偏波（水平または垂直）の電波なので、受信には直線偏波用のUHFアンテナを使用する。
テレビ共同受信設備の機器に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
共同受信設備では、アンテナで受けた信号を混合器で1本の同軸ケーブルにまとめ、ブースタで増幅し、分配器・分岐器で各端末へ送る。分配器・分岐器・混合器・分波器は受動素子で、増幅せずに損失が生じる。そのため、末端の受信レベルが必要な値を確保できるように、ブースタを適切な位置に入れてレベルを設計する。
BS放送の受信設備に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
BS放送は12GHz帯の電波を使い、衛星からの微弱な電波を、利得の大きいパラボラアンテナで集めて受信する。アンテナの焦点にあるコンバータ（LNB）が、信号を増幅し、同軸ケーブルでの減衰が小さい中間周波数に変換する。この中間周波数の信号をブースタ等で増幅し、同軸ケーブルを通して各戸の受信機に送る。
高度36,000kmの静止衛星の真下付近にある2つの地球局間で、衛星を経由して信号を一方向に送る。地球局から衛星まで、衛星から地球局までの距離をそれぞれ36,000kmとし、電波の速度を3×10の5乗km/sとするとき、伝搬遅延時間として最も近いものはどれか。ただし、衛星内での処理遅延は無視する。
解答正解 3
静止衛星経由の片方向の遅延は、（地球局から衛星までの距離＋衛星から相手の地球局までの距離）÷電波の速度で求める。(36,000＋36,000)km÷(3×10の5乗km/s)＝0.24秒となる。往復では約0.5秒となり、衛星電話では会話のタイミングがずれるように感じる原因となる。
衛星通信に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
降雨減衰は、雨滴による電波の吸収・散乱のため、周波数が高くなるほど大きくなる。BS放送や通信衛星で使うKu帯（12〜14GHz）の降雨減衰はC帯（4〜6GHz）より大きく、さらに高いKa帯（20〜30GHz）ではより大きい。静止衛星は赤道上空約36,000kmを地球の自転と同方向・同周期で周回するので、地上から見て静止しているように見える。