情報通信(not ネットワーク)
情報通信工学
Informative Communication Engineering
第一回
どうやって情報通信をするか
効率的かつ信頼性のある形で情報を相手側に送ることが大事
標本化定理が出てきてから見る目がガラッと変わった
人類はまだシャノンの枠組みから逃れられていない
もやもや感があったらそれを研究テーマにすれば良い
シャノンは分解しない上で、シャノン限界という限界を示した
今の通信はシャノン限界につかづいている
分割をしたらもっとシャノン限界に近づけるかも
衛星など色々な通信があるが、無線の通信が一番難しい
シャノン限界の感覚は持っておくと良い
シャノン限界を知ると、5GはBとSNRを挙げているだけであることがわかる
帯域を増やしてSNRをあげてるだけ
全ての変換は線形時普遍システムが背景であることがわかると、フーリエ変換やラプラス変換などのモヤモヤがなくなってシンプルに理解できる
通信の符号化はざっくり言うと次元を拡張して冗長度を持たせたもの
情報の変調なども大事
デジタルの良さ
ロバスト性
音声、動画などが統一された
デジタルにすることで暗号化できるようになってセキュリティもよくなった
デジタルにすることでチップが安くなりコストが下がった
第二回
時普遍システムの固有関数はe(st)
winer kinerの定理で、す
自己相関をとってフーリエ変換するとエネルギースペクトラムorパワースペクトラム
第三回
変調の方法
可変増幅器
非線形
スイッチングモジュレータ
復調の方法
コヒーレント（位相があっている）の復調
復調も結局は変調と同じ
AMは思った以上に無駄が多い、最高でも1/3の電流にメッセージが載っている
キャリアを付け足すことで崩落線検波ができるようになる
より効率を上げようとして出てきたのがSSBである
2Wは効率が悪いので片側だけでよくね
SSBを作るときはヒルベルト変換をどれだけ近似させて作れるのかが鍵である
vestigial sidebandは残留側波帯
昔のテレビなどで使われていた
直流成分があるものに対しては残留側波帯を使う
DSBは一番シンプルだがPILなどが必要なのもあり、AMという方式が出てきて、しかし、これらは両側波帯なのでSSBが出てきた。直流成分だと綺麗に切れないので残留側波帯を使う方式も出てきた
第四回
一般化変調を使うと、pmもfmも一般化できる
h(t)というフィルターをかましていると考えれば、fmもpmも一般化確変長の一部だと一般化できると気づいた人はすごい
このような枠組みで考えれば、周波数変調も位相変調も同じように考えらえる
シャノンの情報量のおかげで、我々は情報を一般的に考えられるようになったのですごいものである
AIを整理するとすごい、
通信屋は帯域幅を知りたくなる
非線形を綺麗に解析する方法はないので、大体は線形で近似する
fmの周波数帯域は無限大ということはテイラー展開の式から分かる
fmは非線形
amは線形
包絡線検波とは、電気信号の時系列における包絡線に目的の情報がある場合に包絡線のみを取り出す操作である。たとえば、振幅変調波に対する復調操作の、簡単な実現方法のひとつが、包絡線検波である。
干渉信号の大きいところではamよりもfmの方が品質が良い
第5回
現実世界では、数式通りにいけないので、サンプリング定理に３点ほど問題がある
ジンク関数というフィルターは現実世界では作れない
現実では似たようなフィルターを使う
現実世界ではインパルスは作れないので、インパルスに似せたものを使っている
３点目はエイリアシンぐ
エイリアシンぐは高い周波数が低い周波数に見えてしまうこと
例としては、ヘリコプターの羽が逆方向に回って見えるというようなもの
アナログ⇨サンプリング⇨量子化⇨エンコーディング⇨PCM⇨デジタル
最小のサンプリングレートはナイキスとサンプリングレートとして知られる
振幅が小さいところで細かく量子化して、振幅が大きいところでは大雑把に量子化するという方式が採用されている