第二級陸上特殊無線技士 試験問題例題（無線工学 No.2） 問19 解説 デジタル変調

デジタル変調の名称とその意味、および多値変調における「値数とビット数」の関係性を把握することで、確実に正解を導き出すことができます。FSKの「F」が周波数（Frequency）を指すこと、そして4値（4状態）を表現するには2ビット（2の2乗）が必要であるという基本知識を組み合わせるだけで、選択肢3を即座に選ぶことができます。

FSKが意味する搬送波の制御

デジタル変調は、伝えたいデジタル信号（0や1のデータ）を無線で送るために、高周波の波である搬送波の性質を変化させる技術です。変化させる対象には、振幅、周波数、位相の3つがあります。

FSKは英語の Frequency Shift Keying の頭文字を取ったもので、日本語では周波数偏移変調と呼ばれます。その名前が示す通り、デジタル信号の0と1に応じて、搬送波の周波数を切り替えて送信する方式です。

例えば、最も単純な2値FSKでは、データが「0」のときは低い周波数、「1」のときは高い周波数というように、2つの異なる周波数を交互に切り替えることで情報を伝送します。

これに対し、搬送波の振幅（強さ）を切り替える方式はASK（Amplitude Shift Keying）、位相（波のタイミング）を切り替える方式はPSK（Phase Shift Keying）と呼ばれます。無線従事者試験では、これらの頭文字と日本語の対応関係が非常によく問われます。

値数から伝送ビット数を計算する仕組み

Bの空欄にある「4値FSK」とは、送信する周波数を4種類用意して通信する方式のことです。

1回の変調（ひとつの波の塊を送り出すタイミング）で、いくつの異なる状態を表現できるかによって、一度に送れる情報量（ビット数）が決まります。コンピュータが扱うデジタルデータは、0と1で表される「ビット」が基本単位です。

状態の数（値数）と、表現できる情報量（ビット数）の間には、以下の関係が成り立ちます。

• 2値（2つの状態）：2の1乗であるため、1回で1ビット（0 または 1）を送れる
• 4値（4つの状態）：2の2乗であるため、1回で2ビット（00, 01, 10, 11）を送れる
• 8値（8つの状態）：2の3乗であるため、1回で3ビット（000 から 111 まで）を送れる
• 16値（16つの状態）：2の4乗であるため、1回で4ビットを送れる

このように、値数は「2の何乗か」という計算で表すことができます。4値FSKの場合は、4が2の2乗にあたるため、1回の変調で伝送できる情報は2ビットとなります。

実社会で活きるFSKの知識と出題の意図

この問題で問われているFSKは、陸上特殊無線技士が実際に取り扱うさまざまな無線システムで幅広く使われている非常に身近な技術です。

例えば、タクシー無線や防災行政無線などのデジタル簡易無線（DCR）や、各家庭に普及しているスマートメーターの検針用無線などにおいて、FSK（またはその派生方式であるGFSKや4値FSK）が標準的に採用されています。FSKはノイズに対して比較的強く、回路構成をシンプルにできるため、過酷な環境での信頼性が求められる業務無線や、省電力で動作させたいIoTデバイスに最適なのです。

陸上特殊無線技士の試験においてこの概念が出題されるのは、単に用語を暗記しているかを試すためではありません。業務で無線機やアンテナの仕様書を読む際、変調方式の欄に「4値FSK」や「C4FM」といった記載があったときに、その無線機がどのように電波を送り、どれほどのデータを処理しているのかを技術的に正しく理解し、保守・管理運用ができる基礎体力を養うための重要な登竜門となっています。

参考リンク

• 1アマの無線工学（一陸特・二陸特にも対応）デジタル変調方式（ASK,FSK,PSK,QAM）
• M5StackでFSK変調・復調をやってみる
• デジタル変調・復調回路の基礎知識