電波とは電磁波の一種で、電磁波とは文字通り空間を伝わっていく波のようなものである。電波の伝わり方のことを電波伝搬という。この電波伝搬は、周波数によって大きく異なる。電波が目的の場所にいくとき、実際には次の3種類の方法が考えられる。直進してきた電波が直接届く反射した電波が届く回折した電波が届く電波は周波数が高くなると、波長が短くなり、直進性が増す。直進しやすい電波は基地局から発射する際に方向や強弱を調整しやすく、通話エリアの設計が容易になる。障害物を越えにくくなるため、山間部ではデメリットにもなる。大きくなるこの対応表は別の分野でもよく使われるので、理解しておくとよい。例1:NTTドコモのFOMAやvodafoneの3Gでは2GHz帯の電波を用いている。部屋の奥で利用すると電波が入りにくいのは、周波数が高いから減衰しやすいからである。例2:山間部では2GHz帯の電波より800MHz帯の電波の方がよいといえるかもしれない。・到達距離が遠いほど電波は弱くなること。・基地局から遠くなればなるほど、電波が弱くなり、終いには圏外になってしまうわけである。・建築物や山などといった障害物に電波が遮断されてしまう現象のこと。・アンテナが設置されていない地下街に入ると、圏外になるのがこのため。した電波の受信により、最短距離で受信した電波と時間的なズレが発生し、受信電波の強度が強くなったり弱くなったりしてしまう現象のこと。・ビルが隣接する都心部や移動中の通信がもっともこのマルチパスの影響を受けやすい。ほんの少し移動したり向きを変えるだけで、通話が切れたり、通信が切れることがある。・第3世代携帯電話は、電波の回折や反射などによるマルチパスに対してレイク受信と呼ばれる方法によって最大3本の電波を受信する。これを合成することで、より安定した信号を受信する仕組みとなっている。・初期の携帯電話の伝送方式は、FM放送と同じく音声を電波に変換してそのまま送信するシステムが使われていた。・回線アクセス方式はFDMA。・当時のサービスの主体は音声通話であったが、アナログ方式では音声のかたちをそのまま電波の強さに変換して送るため、電波が飛ぶときに周囲の影響を受けやすく、携帯電話が基地局から離れるに従って音声の形が再現されづらくなり、また盗聴されやすく電波の利用効率も悪かった。・これでは携帯電話サービスの加入者増に対応できないため、順次デジタル方式に切り替わり、現在ではすべてのアナログ方式でのサービスは停止した。・音声の波形を数値データに変換して、その数値データを電波を使って伝送する。電波で送受信している間に形が変わっても、元の数値のデータに訂正できるような仕組みがあるため、基地局から離れていても一定の音質を保つのが特徴である。付加サービスが可能になる。・通話内容を暗号化して送受信しているため、盗聴しても内容が解読されない。・ハーフレート、フルレートを使い分けることで、電波の運用効率もアナログ方式より格段に高い。・電波の特性上、周波数が高いほど、より大量のデータを送受信できるという特徴もある。・携帯電話では1チャンネルあたりの周波数が数kHzと狭いので、PCMやADPCMといった波形符号化方式は使えない。[補講]PCMは、音楽用CDなどで使われているコーデック(符号化方式)である。[補講]ADPCMとは、PCMを圧縮してデータ量を減らした方式。過去の信号の変化から次の信号を予測し、その予測値と実際の値の差をデジタル化して送る。音質はPCMより劣るものの、使用する帯域が狭くてすむ。PHSでは32Kbpsの速度を用いて、このADPCM方式でデジタル化した音声を送っている。・そこで、端末はシンセサイザーのような音声合成装置を内蔵し、あらかじめ用意した音声のパターンに対応した符号をやりとりし、音声を合成して再生する方式が取られている。・1984年にAT&Tが開発したCELP方式がベースとなっている。[補講]これを実現するには大量の演算が必要とするため、当時の技術では実現できなかった。音声を母音と音の長短を表す周期成分と、子音で発生する破裂音や摩擦音を表す雑音成分に分け、それぞれをパターン化してコードを振っておく。入力された音声は周期成分と雑音成分に分けられ、もっとも近似するパターンに対応するコードを送る。受信側でも同じ対応表を持っていて、送られてきたコードを対応表と照らし合わせて音声を合成し、再生するわけだ。・現在携帯電話で用いられているのは、CELPをベースに、音質を向上させたり、データ容量を圧縮するモノである。・CLEPの雑音長を±をつけた7種にして、和を求めることでCELPと同じ512種を表現してデータ量を縮小した。・音声の基本成分であるピッチ同期分だけを取り出して繰り返して再生することにより、データ容量を縮小した。・単位時間内に音が発せられている割合に応じて伝送速度を1、1/2、1/4、1/8に落として無音部分を圧縮。・音声帯域を8kbpsとして、無音部分のデータを圧縮して音声のデータ量を増やして音質を改善。利用する周波数を分割し、同じ周波数は別のユーザーが利用しないように、端末側にも利用する周波数をそれぞれ割り当てる。このような仕組みで各基地局で複数のユーザーが同時に利用できるようになっている。・FDMA方式を利用したサービスの場合、実際には1チャンネルに6.25kHz幅の周波数を割り当てているが、同一周波数を利用しなくても、周波数同士が近すぎると混信(相互干渉)する可能性がある。そこで、各チャンネルの間ではガードバンドと呼ばれる周波数帯を設けて干渉を抑えている。・トランシーバや業務無線などの無線通信は、ひとつのチャンネルで通信を行うため、片方向の通信しかできない。自分が話をしている間は相手の声や音が聞こえない。そのため、相手とタイミングを合わせて同時に話をしないような工夫が必要となる。・携帯電話は固定電話のように双方向の通信を同時に行い、通泡する双方の音声が同時に聞こえる必要がある。このため、ユーザーと基地局間が利用する周波数を上りと下りとで別々にわける方式としてFDDが取られる。・ひとつの周波数をさらに時間で分けて利用する通信方式。・日本で利用されているPDC方式の場合、時間を3分の1ずつ分け合うことで従来のアナログ方式の携帯電話と比べて、利用効率を単純に3倍に増やしている。・NTTドコモのムーバ、vodafoneの2G、ツーカーで利用された。・アナログ方式で使われていたFDMA方式をベースにTDMA方式を利用している。FDMAによって周波数分割されたチャンネルの上で、さらに音声データを時分割することで効率的に周波数を利用している。上りと下りで別の周波数を利用して通信しているので、正確にはTDMA/FDD(FDMAを含む)という通信方式といえる。・同じ周波数を3人で共有でき、FDMA方式と併用が可能。・スペクトラム拡散という技術を使い音声を符号化し、広帯域周波数上で拡散送信する。ひとつひとつの音声信号が比較的広い帯域を利用して通信されるので、音声では高品質、データ通信では高速化が可能となる。・3Gの携帯電話の標準通信方式となる。3Gau(IMT-2000)電波の特徴は周波数帯域によって変わる。その特徴が携帯電話の機能や運用コストに影響を及ぼす。2GHz帯はデータ通信に向いていて、音質もよりクリアである。800MHz帯と比較してビルの陰や壁などの影響を受けやすいということになる。△これによって、携帯電話の基地局の間隔が狭くなり、必要な基地局の数が増えるので、高周波数帯域ほど設備コストが上がってしまうという意見がある。いえば、携帯電話には比較的800MHz帯が向いているといわれている。PCM(4806d)。