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ビットと伝送速度(bps) びっと

三陸特 二陸特 一陸技

ビットは 0 か 1 かを表す情報の最小単位で、n ビットで 2ⁿ 通りを区別できる。1 秒間に送るビット数が伝送速度(ビットレート)で、単位は〔bps〕(bit/s)。

試験ではここ

「QPSK は 1 回の変調(シンボル)で[ ]ビットの情報を伝送できる」→ 2(4 値 FSK も 2、16QAM は 4)。一陸技では OFDM のビットレートを「サブキャリア数×1 シンボルのビット数÷シンボル長×符号化率」で計算させる。

スイッチの「入」と「切」のように、2 通りのどちらかを表すのが 1 ビットです。2 ビットあれば 00・01・10・11 の 4 通り、3 ビットなら 8 通りを表せます。デジタル変調では、1 回の変調で区別できる状態の数から、何ビット運べるかが決まります。

状態の数とビット数
M = 2^n \qquad n = \log_2 M

M は 1 回の変調(1 シンボル)で区別できる状態(位相・振幅など)の数、n は 1 シンボルで送れるビット数

1・2・3 ビットで 2・4・8 通りの組合せを並べた表
n ビットで 2ⁿ 通りを区別できる

変調方式と 1 シンボルのビット数

  1. BPSK(2 値) 1 ビット
  2. QPSK・4 値 FSK(4 値) 2 ビット
  3. 8PSK(8 値) 3 ビット
  4. 16QAM(16 値) 4 ビット
  5. 64QAM(64 値) 6 ビット
BPSK・QPSK・16QAM の信号点の配置と、1 シンボルで送れるビット数
BPSK は 1 ビット、QPSK は 2 ビット、16QAM は 4 ビット
伝送速度
R = n \times S

R は伝送速度〔bps〕、n は 1 シンボルのビット数、S は 1 秒間に送るシンボルの数

数値例です。1 秒間に 1,000 シンボルを送る QPSK なら、R=2×1,000=2,000〔bps〕(2〔kbps〕)です。シンボルの数はそのままで 16QAM にすれば 4〔kbps〕になります。

典型問題の解き方(QPSK のビット数)

3陸特 令和3年2月期 問21。「QPSK は、1 回の変調(シンボル)で[ ]ビットの情報を伝送できる」

  1. 状態の数を数える QPSK は搬送波の位相を 4 通りに切り替える
  2. ビットに直す 4=2² なので n=2
  3. 答え 2。4 は状態の数で、ビット数ではない
ひっかけ

「状態の数」と「ビット数」を取り違えた肢が必ず出ます。16QAM の 16 は状態の数で、ビット数は 4 です。また bps の b はビットです。B と書くとバイト(8 ビット)になり、8 倍違います。

先生の挿絵。16QAM を 16 ビットと答えそうな受験生
16QAM の 16 は状態の数、ビットは 4

この用語を押さえる問題

三陸特 ・ 日本無線協会 令和3年2月期 無線工学 問21

次の記述は、デジタル変調について述べたものである。[ ]内に入れるべき字句は次のうちどれか。 PSK は、ベースバンド信号に応じて搬送波の位相を切り替える方式である。また、QPSK は、1 回の変調(シンボル)で[ ]ビットの情報を伝送できる。

正答: 2

QPSK(4相位相変調)は搬送波の位相を4通り(例: 45°, 135°, 225°, 315°)に切り替えます。4通り = 2² なので、1回の変調(シンボル)で2ビットの情報を伝送できます。

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二陸特 ・ 日本無線協会 令和元年10月期 無線工学 問19

次の記述は、デジタル変調について述べたものである。[ ]内に入れるべき字句の組合せで、正しいのはどれか。 PSK は、ベースバンド信号に応じて搬送波の [A] を切り替える方式である。また、QPSK は、1 回の変調で [B] ビットの情報を伝送できる。

正答: A=位相 B=2

PSK は Phase Shift Keying の略で、ベースバンド信号に応じて搬送波の位相を切り替える方式です。QPSK は 4 相 PSK で 4 つの位相状態を用いるため、1 回の変調で 2 ビットの情報を伝送できます。

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一陸技 ・ 日本無線協会 令和8年7月期 無線工学A 問15

OFDM(直交周波数分割多重)において原理的に伝送可能な情報の伝送速度(ビットレート)の最大値として、正しいものを下の番号から選べ。ただし、情報を伝送するサブキャリアの個数を 50 個、変調方式を 64QAM 及び有効シンボル期間長を 4〔μs〕とし、ガードインターバル比を...

正答: 30〔Mbps〕

正答。ガードインターバル比 1/4 より全シンボル期間長は 4×(1+1/4)=5 μs。1 シンボルで 50 サブキャリア × 6 bit(64QAM)=300 bit を送るので、総伝送速度は 300/(5×10⁻⁶)=60 Mbps。誤り訂正の符号化率が 1/2 なので情報の伝送速度は 60×1/2=30 Mbps。

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問われた問題 17

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