広帯域だとなぜ大容量？

Question

電気通信関係の話は全くの素人です。

素人なりに以下のように勝手に理解をしているのですが、
そうすると、なんで広帯域だと速いというか単位時間当りに
伝達できる情報量が多いのか全く分かりません。

・帯域というのは(電波の)周波数の幅ですよね。
　100MHz～120MHzはあなたが使っていいですよ、
　というように。

・周波数というとラジオを思い浮かべるんですが、
　ラジオのイメージとしては、(目には見えないですが)
　赤とか青とか黄色とか色が違う光が空中を飛び交ってて、
　各色の光の強度の増減が各局のラジオ放送の音として
　聞こえている。
　要するに、電波の周波数はチャネルの棲み分けのために
　使われてて、情報はそのチャネルの電波の強弱として
　表されている。

このように考えると、情報をたくさん速く送るためには、
電波の周波数は関係なくて、その電波の強度の強弱なり
on-offなりを如何に速く切替えるか、ということに
かかっているように思えるのですが…。

多分、上の理解が間違っているんでしょうね。

なんとか、分かりやすく直観的にご教授願えませんでしょうか？
よろしくお願いします。

tocoche · Accepted Answer

> その電波の強度の強弱なりon-offなりを如何に速く切替えるか
それが変調ということです。

で、変調をかけるとどうなるかというと、搬送波周波数の両側に、変調をかけた周波数（切替の速さ）分だけ帯域ができてしまうのです。
「大容量化すると広帯域が必要」→「広帯域なら大容量化できる」ということです。

下記ページの図．３－５，３－６を参照。（この図がないか検索してみたら、以外にヒットしないものだ。基本的なことだけど）

参考URL：http://coltrane.solan.chubu.ac.jp/~harada/soturon/am.html

ikkyu3 · Answer

もう回答は、出尽くした感がありますが、少しだけ。

広帯域が高速・大容量になるのは、ＩＳＤＮにしろｘＤＳＬにしろ信号が「デジタル化」したことの効果が大きいと思います。

帯域を広げチャンネルを増やす、
＞電波の周波数は関係なくて、
高い周波数にして
＞on-offなりを如何に速く切替えるか
単位時間あたりのビット数を上げる、

時分割多重化もしやすくなる、などと思えます。

terra5 · Answer

>情報はそのチャネルの電波の強弱として表されている。
とは限りません。他にもいろいろあります。
変調をキーにして探すといろいろみつかるかと思います。

強弱の場合はAM変調で、AMラジオの音声などがそうです。
他には周波数の変動で情報をのせるFM変調、
波形の位相を変えることで情報をのせる位相変調。
他にもパルス変調とかいろいろあります。


また、一般に周波数が高い方が同じ時間で沢山の情報が載せられます。

例えば,1Hzでは一秒間に波を一つしか送れないが,
1KHzなら一秒間に波を送れるということです。

kurio · Answer

帯域についてですが、アナログの場合とデジタルの場合では意味が違います。

アナログ信号で帯域といえば、周波数成分の最大値と最小値の幅を意味しますが、デジタル信号の場合はビットレート（通信速度）のことを指します。

ラジオはアナログですので周波数帯域のことを指していますよね。

インターネット等でブロードバンド（広帯域）というのはビットレートのことを指していますので周波数のことではありません。

noname#11476 · Answer

>帯域が広い→多チャンネル，というのは周波数の有効利用には良い，と直観的に分かるのですが，伝送容量とも関係あるのでしょうか？
有効利用というのをどういう意味で使ってますか？
有効に使っていない場合は、要するに空いているチャンネルがあるという意味ですね。つまり単位時間当たりに送る情報の量は少なくなる。だから、伝送容量は沢山チャンネルがあると大きくなるわけです。
伝送容量とは、一つのチャンネルの太さ、とそのチャンネルの数に比例します。
電波自体の速度は、普遍であり変えることは出来ません。
要するに同時に沢山並列に情報をならべて送ることによって、単位時間当たりに送る量が多くなるわけです。
イメージ的には、No.4の方の答えが参考になるでしょう。

>複数チャンネルを同時に受信すれば確かに速くなりそうですが，それって同時に受信するチャンネル数と同数の受信器が必要なのでは？
その通りです。携帯電話の話をされていましたが、携帯電話はたくさんのチャンネルを受信できるようになっています。更に言うと、時間的にも分割しています。つまり、携帯電話を使う場合でも２４時間ずっと情報をフルにやり取りしているわけではありませんよね。
そこで、使っていない時間は他の人に使ってもらって、自分が必要なときには空いている時間をねらって一定時間使用します。このときに一つしかチャンネルがないとなかなか空きが見つかりませんが、複数のチャンネルがあるので、その時ちょうど空いているチャンネルを見つけだして使用するわけです。
CDMA2000にしても他の方式にしても基本的には同じやり方です。
ただ、空きチャンネルの見つけ方、チャンネルを使用するときの決まり事など（コレをプロトコルと言います）が異なっているだけです。

大量の情報を送るときには、それが時系列的な情報でも、まず一定時間毎に区切り、情報を細切れにします。（細切れにした物をパケットと呼んでいます）
パケットにはもちろん番号が振られていて、元の時系列的なデータに戻せるようにしてあります。
そうすれば、このパケットの集まりを、一つのチャンネルで送ろうが、複数のチャンネルで同時に送ろうが自由なわけです。
チャンネルが１００あれば、１００のパケットを同時に送って、再生側でまた時系列に並べ直せば、見かけ上時系列で送るときの１００倍の速度で送れます。

わかりました？

tanupon323 · Answer

情報をたくさん速く送ることを例えてみます。

あるタンク(送信所)から別のタンク(受信所)へ、ある液体(情報量)を移す(伝送)ために、細いホース(狭帯域)を使うと時間がかかりますが、太いホース(広帯域)を使うと速くなりますね。細いホースでも、何本も使えば(多重化)速くなりますし、量だけでなく種類も増やせます。この場合、それぞれのホースがチャネルという解釈になります。

電波や電気信号の伝わる速さを加速することはできないので、経路を太くすることによって、結果的に多くの情報を送り且つ受け、速度も高めているのです。

ま、こんな感じでお分かりいただけますか。

Pesuko · Answer

信号を送るとき例えばＡＭラジオを例にすると。
ＯＫ放送局１０００Ｋｈｚがある場合、帯域±２０ｋｈｚ必要とすれば、９８０～１０２０がＯＫ放送局の使用範囲ですね。
割り当て範囲が５００ＫＨｚから２０００ＫＨＺまでとして、理想的配分で７５局が存在できます。
この周波数割り当てを１ＧＨｚから１.１ＧＨｚにした場合５００００局割り当てできますよね。
周波数をあげると広帯域に出来やすいのです。

noname#11476 · Answer

平たく言うと、

広帯域：
広い周波数帯域を使用できる→たくさんのチャンネルを用意できる。
→たくさんの情報を一度に送れる。
つまり、一つのチャンネルには一つの情報しか送れませんよね？
沢山チャンネルがあれば同時にたくさん送れますよね？
（ラジオを思い浮かべて下さい。もし帯域が狭いと一局しか放送できないじゃないですか）

信号の速度を早めているわけではありません。また、信号の強度は「どの位中継器（増幅器）を使わずに遠くまで伝送できるか」に影響します。

では。

MSZ006 · Answer

私も素人ですが、1点だけ述べさせてください。
＞要するに、電波の周波数はチャネルの棲み分けのために 
＞使われてて、情報はそのチャネルの電波の強弱として 
＞表されている。

ラジオのAM放送は仰るとおりですが、FM放送はそうではありません。基本になる周波数があってそこからどれだけ周波数がずれてるかで情報を伝えます。（FMはFrequency Modulation = 周波数変調 の略です。ちなみにAMはAmplitude Modulation = 振幅変調 の略です。綴りが違ってたらすみません。)

最近よく聞くブロードバンド＝広帯域と上記の事がどう関係しているかは私にもよく判りません・・・

広帯域だとなぜ大容量？

> その電波の強度の強弱なりon-offなりを如何に速く切替えるか

もう回答は、出尽くした感がありますが、少しだけ。

>情報はそのチャネルの電波の強弱として表されている。

帯域についてですが、アナログの場合とデジタルの場合では意味が違います。

>帯域が広い→多チャンネル，というのは周波数の有効利用には良い，と直観的に分かるのですが，伝送容量とも関係あるのでしょうか？

情報をたくさん速く送ることを例えてみます。

信号を送るとき例えばＡＭラジオを例にすると。

平たく言うと、

この回答への補足

私も素人ですが、1点だけ述べさせてください。

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