情報通信工学
情報通信工学
第8章
第8章
多元接続方式
電話回線
セルラー移動体通信
セルラ 移動体通信
衛星通信など
担当 松藤
多元接続
複数ユーザが通信を行う多元接続
FDMA (Frequency Division Multiple Access)
送信１ 受信1
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
送信１ 受信1 送信2 ・ 受信2 ・ ・ 通信路：有線・無線 雑音＋フェージング 送信n ・ ・ 受信m ・ ・
TDMA (Time Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) SDMA (Space Division Multiple Access) Hybrid Multiaccess Schemes
TDMA （時分割多元接続）
TDMA （時分割多元接続）
多重化操作 8 ビット 多重化操作 A ch 1 C B A B ch 2 C ch 3us
125
ch 3 ) kHZ 8 (125us A、B、Cのディジタル信号が125usの幅に
すべて収められる フレーム すべて収められる
PHSに適用 PHSに適用
符号分割多元接続方式（CDMA）
符号分割多
接続方
（
）
拡散符号によって複数局（ユーザ）を識別する多元接続方式 系列 送信局 a 受信局 情報 伝送路 自局 情報 a 情報 拡散処理 逆拡散 系列..
変調 復調 搬送波...
...
逆拡散 情報 処理 系列b 情報.
.
搬送波 復調 搬送波.
他局 情報 拡散処理 変調 搬送波 複数局が多重 搬送波 同一周波数帯域上で、複数局が同時に通信 f 周波数帯域 4CDMAスキーム
送信局 DS-CDMA 単一搬送波（シングルキャリア）による直接拡散CDMA方式 周波数スペクトル 0 系列 a 送信局 c f 情報 f 周波数ス クトル 拡散前.
情報を時間領 t t f 帯域幅 f.
拡散後 1 11-11 0 fc -1 情報を時間領 域で拡散 MC-CDMA 直交多搬送波（マルチキャリア）によるCDMA方式 帯域幅 0 f 0 a 送信局 P/S 1 f 情報 1 a f Δ キャリア間隔 周波数スペクトル 送信局 c f P/S … 1 − N f 情報 1 − N a … f f f f f … 1 -1 情報を周波数 領域で拡散 … フーリエ変換技術の適用 f 0 f f1 f2 fN−2 fN−1 11 -1 1 帯域幅 t 5CDMA方式携帯電話
送信側 受信側雑音
送信側 受信側 符号１ 符号 符号１Σ
Σ
符号２ 有線 符号３ 基地局１ 上り回線 下り回線 基地局２ 有線 符号４ 上り回線 下り回線 符号４CDMA方式と干渉
系列 系列a 系列a 情報復調 系列c ＋ ＝ 系列a 系列a aの自己相関 遅延波 ＋ ＝ 遅延波aとの自己相関 系列b bとaの相互相関 ＋ a -a b b ＋ cとaの相互相関 干渉除去技術 符号設計 適用受信 干渉推定 適用アンテナ -c -c cとaの相互相関 干渉除去技術 ・符号設計・適用受信・干渉推定・適用アンテナ （MIMO） など電 話
交換機 電話局 電気信号 交換機の働き 交換機の働き １．受話器を取った電話に信号を送る。 ２ ダイヤルされた相手を探し 確認音を両者へ送る ２．ダイヤルされた相手を探し、確認音を両者へ送る。 ３．相手がでたら回線をつなぐ。 ４．会話が終わり受話器を置くと元の状態に戻る。 ５．料金を精算する。市外帯域制の構成
SZC (７局) 中継系 ZC (約50局) 換 (約50局) ○の交換局（中 継局）は、空いて いるルートを探す。 GC (約1500局) 同じルートを辿る とは限らない。 加入者 系 UC (約1000局) 加 入 加 入 電話機 （約6000万）セルラ移動体通信
セルラ移動体通信
・セル内のユーザ（子局） と基地局は無線 ・基地局間は有線 と基地局は無線 －セル－ 無線 無線 ユーザ 100m～数km 基地局 有線 ユーザ 基地局 ザ 基地局から子局 の通信 携帯電話： ユーザ ・基地局から子局への通信 (下り回線：down-link) ・子局から基地局への通信 携帯電話： ３G: DS-CDMA/FDD MC-CDMA/FDD ・子局から基地局への通信 (上がり回線：up-link) LTE: OFDM/SC-FDMA /FDD ＰＨＳ方式：TDMA/TDD携帯電話システム
(1)0？0で始まる番号を ダイヤルすると移動交 換局につながる 電話網 継交換機 加入 加入 換局につながる。 中継交換機 者交 換機 者交 換機 (2)番号に対応する携帯 端末がどの リ にある ホーム メモリ局 端末がどのエリアにある か調べる。 移動交換機 移動交換機 (3)エリアが分かったら、そ のエリア内の全基地局から 呼び出し信号を出す。 移動交換機 移動交換機 セル (4)携帯端末が応答すると エリアの基地局と回線をつな いで通話できるようにする 基地局 セル 一定周期ごとに自分がど いで通話できるようにする。 位置登録エリア（クラスタ） 位置登録エリア（クラスタ） 定周期ごとに自分がど のエリアにいるかをホー ムメモリに登録する。PHSのシステム構成
家庭用のデジタルコードレスPHSのシステム構成
既在の電話網設備を利用 ホンの発展型 中継線交換器 中継線交換器 位置登録など PHSサービス 制御局 加入者交換局 加入者交換局 PHS接 続装置 PHS接 続装置 ISDN（２B＋D） 2回線で結ぶ セル 2回線で結ぶ。 基地500mW 端末10mW 基地局 同時3台までしか 半径100~300m 徒歩～自転車 使用できない。 最大29.2kbps携帯電話のアンテナ
携帯電話のアンテナ
NTTドコモ代々木ビル 携帯アンテナ
現在の携帯電話方式
現在の携帯電話方式
LTE(Long Term Evolution)：第3世代（3G）の拡張版 LTE(Long Term Evolution)：第3世代（3G）の拡張版 （3.9G)の携帯電話の通信規格（理論上最大受信速度 326Mbps, 送信速度86Mbps)p p ) LTE (高速化) LTE (高速化) ・利用周波数帯域が3Gでは最大で5MHzであったが、LTEでは 最大で20MHzを使用可能 ・LTEでは複数のアンテナを使用してデータを同時伝送可能な 技術である「MIMO」を採用 「最大4×4」 LTEでは変調方式に「下りはOFDMA 上りはSC FDMA」を ・LTEでは変調方式に「下りはOFDMA、上りはSC-FDMA」を ベースに「QPSK、16QAM、64QAM」を採用
1/2
2015/01/05 http://livedoor.blogimg.jp/syoyafunabashi-pc_syoya/imgs/e/c/ecff3636.png
2/2
2015/01/05 http://livedoor.blogimg.jp/syoyafunabashi-pc_syoya/imgs/e/c/ecff3636.png
衛星通信と通信網
インド洋上・ 太 他にも 世界各国の衛星通信所 船や航空機などの移動 平洋上 BS-3, JCSAT, N-STAR 世界各国の衛星通信所 同市の通信に利用 船や航空機などの移動 体との通信に利用人工衛星を使った通信
赤道上空 中継器 混信しないために中継器 36000ｋｍ円軌道 増幅 上り回線 下り回線 で周波数を変換する 大型アンテナ り回線 下り回線 大電力送信器 BS（Broadcasting Satellite）＝放送衛星g 放 送信電力が大きく家庭の小さいアンテナで受信可能 CS(Communication Satellite)＝通信衛星 国際通信 長距離の電話やテレビ中継 デ タ伝送 ・国際通信:長距離の電話やテレビ中継、データ伝送 ・VSAT:ビジネス用の高速データ伝送ネットワーク ・SNG:ケーブルを引けない場所からニュース映像の入手 ・SNG:ケ ブルを引けない場所からニュ ス映像の入手 ・CATV用映像配信、遠隔授業ケーブルテレビ
(CATV: Community Antenna TeleVision)
双方向可 ヘッドエンド センター 双方 上り(音声・データ) 下り（テレビ番組/音声データ） 周波数 上り(音声・データ) 下り（テレビ番組/音声デ タ） ３００MHｚ ２００MHｚ １００MHｚ ５０MHｚ ０ テレビの１チャネル分の帯域＝6MHz
