無線通信の基礎

波長と周波数、dBmとリンクバジェット、自由空間伝搬損失とフェージング、ASK・PSK・QAMとシンボルレート、シャノンの定理、OFDMとOFDMA、MIMOとビームフォーミング、無線LANの隠れ端末問題、BLE・LPWA・NFC、LNA・ミキサ・PAと雑音指数、スーパーヘテロダインとダイレクトコンバージョンを3択問題で学べます。

10問練習するこの分野からランダムに10問・約5分 この分野を解くこの分野の問題をすべて、ランダムな順で出題します 苦手問題直近で間違えた問題だけを解き直します

dB・dBm 換算 →

無線通信の基礎の要点

スマートフォンや無線LAN、IoTの機器は、電波に情報を載せて送り、ごく弱い信号を雑音の中から取り出しています。その性能は、変調や多元接続の方式といった通信の仕組みと、増幅器やミキサ、フィルタなどの高周波回路、さらにそれを実現する半導体デバイスの組み合わせで決まります。

周波数と波長、dBとdBmによるリンクバジェット、自由空間伝搬損失、マルチパスフェージング、ドップラーシフトといった電波の基本から、ASK・FSK・PSK・QAM、シンボルレートとビットレート、シャノンの定理、OFDMとサイクリックプレフィックス、CDMAやOFDMA、MIMOとビームフォーミングまでを、計算問題を交えて学びます。さらに、無線LANの規格と隠れ端末問題、WPA3、BLE・LPWA・NFC・GNSS、4G LTEと5G NRの考え方、LNA・ミキサ・PA・デュプレクサの役割、雑音指数とフリスの公式、受信感度、スーパーヘテロダインとダイレクトコンバージョン、PAに化合物半導体が使われる理由を扱います。

無線通信の基礎の問題一覧(40問)

  1. 光速を3×10⁸ m/sとするとき、周波数2.4 GHzの電波の真空中での波長に最も近いものはどれか。
  2. 無線機の送信電力が20 dBmのとき、これをmWで表した値はどれか。
  3. アンテナの利得を表す単位dBiの説明として、適切なものはどれか。
  4. 送受信のアンテナの利得を0 dBiとするとき、周波数2.4 GHz(波長0.125 m)の電波が自由空間を100 m伝わるときの自由空間伝搬損失に最も近いものはどれか。
  5. 送信電力20 dBm、送信アンテナの利得2 dBi、受信アンテナの利得2 dBi、伝搬損失100 dB、送信側と受信側のケーブルの損失が合わせて4 dBのとき、受信電力はどれか。
  6. 無線通信で、建物などで反射した電波が経路の長さの違いによって遅れて届き、直接届いた電波と干渉して、場所や周波数によって受信電力が大きく落ち込む現象はどれか。
  7. 周波数2 GHzの電波を受信する端末が、基地局に向かって秒速30 m(時速108 km)で近づいている。光速を3×10⁸ m/sとするとき、端末が受信する電波の周波数のずれ(ドップラーシフト)の大きさに最も近いものはどれか。
  8. 5Gで使われる28 GHz帯などのミリ波帯の電波の、6 GHz以下の周波数帯と比べた一般的な特徴として、適切なものはどれか。
  9. デジタル変調のうち、搬送波の振幅と周波数を一定にしたまま、位相を変えることでデータを表す方式はどれか。
  10. 64QAMで、1シンボルで送れるビット数はどれか。
  11. 16QAMで、シンボルレートが毎秒5 Mシンボル(5 Mbaud)のとき、ビットレートはどれか。
  12. 同じシンボルレートで、変調方式を16QAMから256QAMに変えたときの一般的な性質として、適切なものはどれか。
  13. 帯域幅20 MHz、S/N(信号対雑音比)30 dBの通信路で、シャノンの定理から求められる通信路容量(誤りなく送れる伝送速度の理論上の上限)に最も近いものはどれか。
  14. OFDM(直交周波数分割多重)の説明として、適切なものはどれか。
  15. OFDMで、各シンボルの末尾の一部をコピーしてシンボルの先頭に付け加えるサイクリックプレフィックス(CP)の主な目的はどれか。
  16. OFDMでは、CPを除いたシンボルの長さはサブキャリアの間隔の逆数になる。サブキャリアの間隔を15 kHzから60 kHzに広げたとき、CPを除いたシンボルの長さに最も近いものはどれか。
  17. 直接拡散方式(DSSS)のスペクトラム拡散の説明として、適切なものはどれか。
  18. 複数の利用者が同じ周波数を同じ時間に使い、利用者ごとに異なる符号で信号を区別する多元接続の方式はどれか。
  19. OFDMA(直交周波数分割多元接続)の説明として、適切なものはどれか。
  20. 送信アンテナ4本、受信アンテナ2本のMIMOで、空間多重によって同じ周波数・同じ時間に送れる独立したデータの流れ(ストリーム)の数の上限はどれか。
  21. 複数のアンテナ素子から送る信号の位相(と振幅)を素子ごとに調整して、特定の方向に電波を強め合わせて送る技術はどれか。
  22. 5Gのミリ波帯の基地局や端末で、多数のアンテナ素子を並べたアレイアンテナによるビームフォーミングが使われる主な理由として、最も適切なものはどれか。
  23. 携帯電話のセルラー方式で、サービスする地域を多数の小さな区域(セル)に分け、それぞれに基地局を置く主な理由はどれか。
  24. 4G LTEの上りリンク(端末から基地局への送信)で、下りリンクのOFDMAではなく、SC-FDMA(DFT拡散OFDM)が採用された主な理由として、最も適切なものはどれか。
  25. IEEE 802.11ac(Wi-Fi 5)の無線LANが使う周波数帯はどれか。
  26. 無線LANの隠れ端末問題を軽減するために使われるRTS/CTSの仕組みとして、適切なものはどれか。
  27. 無線LANのセキュリティ規格WPA3のパーソナルモードで、WPA2の事前共有鍵(PSK)による方式に代えて採用され、通信を傍受されてもオフラインの辞書攻撃でパスワードを推測されにくくした認証・鍵交換の方式はどれか。
  28. Bluetooth Low Energy(BLE)の特徴として、適切なものはどれか。
  29. IoTで使われるLPWA(Low Power Wide Area)の無線通信の特徴として、適切なものはどれか。
  30. 交通系ICカードやスマートフォンの非接触決済で使われるNFCの特徴として、適切なものはどれか。
  31. GPSなどのGNSS(全地球航法衛星システム)の受信機が、自分の時計の誤差もあわせて求めながら3次元の位置を決めるために、最低限必要な衛星の数はどれか。
  32. 無線の受信機で、アンテナのすぐ後ろに置かれ、自分の雑音をできるだけ加えずに微弱な受信信号を増幅する回路はどれか。
  33. 受信機で、受信した信号と局部発振器(LO)の信号を掛け合わせて、両者の周波数の差(や和)の周波数の信号をつくり、周波数を変換する回路はどれか。
  34. スーパーヘテロダイン受信機で、900 MHzの信号を受信するために、局部発振器(LO)を800 MHzにして100 MHzの中間周波数(IF)に変換している。このとき、同じ100 MHzのIFに変換されてしまうイメージ周波数はどれか。
  35. 局部発振器(LO)の周波数を受信する信号と同じにして、中間周波数を経ずに直接ベースバンドに変換するダイレクトコンバージョン受信機の、スーパーヘテロダイン受信機と比べた説明として、適切なものはどれか。
  36. OFDMや多値のQAMの信号を送る送信機で、電力増幅器(PA)を、出力が飽和する点より下げた(バックオフした)動作点で使う主な理由はどれか。
  37. 受信機の初段に雑音指数1.5 dB・利得15 dBのLNAを置き、その後ろに雑音指数10 dBの回路をつないだ。2段全体の雑音指数に最も近いものはどれか。
  38. 温度290 Kでの熱雑音の電力密度を−174 dBm/Hzとする。帯域幅1 MHz、雑音指数6 dBの受信機で、復調に必要なS/Nが10 dBのとき、受信感度(受信できる最小の信号電力)に最も近いものはどれか。
  39. 送信と受信に異なる周波数を使って同時に送受信するFDD方式の携帯電話で、1本のアンテナを送信と受信で共用するために、周波数の違いを利用して送信信号と受信信号を分ける部品はどれか。
  40. スマートフォンの無線回路で、LNA・ミキサ・PLLなどを含むトランシーバはCMOSのチップに集積されることが多い一方、送信のPAにはGaAsのHBTなどの化合物半導体が使われることが多い。その主な理由として、最も適切なものはどれか。

無線通信の基礎の参考書を探す PR

Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。

コンピュータシステムのほかの分野