東京電機大学の公開科目の要項がUPされました。

ブックマークのところのリンク先も修正しておきましたが、今年の電大の公開科目の要項がウェブ上にUPされました。

興味のある方は『ユビキタス無線工学』の授業を受けてみませんか。
http://www.soe.dendai.ac.jp/kyomu/extension/080307_n.html

http://www.amplet.co.jp/syllabus.html

所定の要件を満たされている方は単位の取得も可能です。

追記:この授業に使われる教科書は
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/15/15411.htm
です。

高周波・無線教科書 根日屋 英之 CQ出版 このアイテムの詳細を見る

ユビキタス無線工学第１２回 （最終回）

4月からはじまったこの授業も今回で最終回となってしまいました。

今回の最終回はインピーダンス整合でした。

高周波を扱う上で、伝送の原理として

信号源のインピーダンス＝伝送路のインピーダンス＝負荷のインピーダンスということが理想です。

しかしながら、これがなかなか一致しないのが現実でインピーダンスの整合がとれていないところにインピーダンス整合回路を入れてやることが重要です。

また、高周波の回路を設計する上で「集中定数回路」にするか「分布定数回路」にするかを決定することは極めて重要な事柄です。この境目というのは取り扱う周波数で考えてもいいのですが、回路と回路を結ぶ線の長さが無視できるような波長の周波数を扱う回路を「集中定数回路」それが線の入り口と出口で電圧が変化してしまうほどの波長の周波数でその影響を考慮して設計をしなければならないような場合に「分布定数回路」の基板の設計をしなければならないというお話がありました。

このあたり、分布定数回路の基板の設計の基本になるようなお話（Ｑマッチセクションの話　（ユビキタス無線工学と微細ＲＦＩＤの本７４ページのあたり）をされました。

最後の１０分ぐらいは試験対策として、フィルタの設計のおさらいをやりました。


この授業、初めに受講したのは社会人への公開科目となった５年前からですが、基本的なことは何も変わってはいません。ただ、毎年　このあたりの話題は旬のものということもあって微妙に重点を置かれる部分が変わったり、新しい生の情報を聞くことが出来て楽しいです。

ただ、年々感じることではありますが、授業の内容自体がホリュームアップしてきているのに１３回という回数は少なくて（特に今年はハシカ休講がありました）特に今年は例年に比べて、やや抽象的な授業内容だったような気がしました。

でも、根日屋先生が口をすっぱくしておっしゃっていた、社会に出て必ず役に立つことは

　　　　①三角関数をしっかり覚えておくこと
　　　　②インピーダンス整合の基本的な方法をしっかり覚えること
　　　　③フィルターの基本的な設計をしっかり覚えること
　　　　あと「共振回路」でしょうか。

おそらく、何年か先か何十年先かわかりませんが彼らが現場でアタマの中でパッと
思い出すことだと思います。

最終回の最後の一秒まで、熱弁を奮われた根日屋先生に大変感謝をしています。

ありがとうございました。

学生さん、また単位を目的として聴講されていたみなさん、来週の試験頑張ってください。

　　　　

ユビキタス無線工学 第11回

今回は基本的には変復調の続きでした。

ＱＡＭの例の中で１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭの説明があった際にコンスタレーションについての詳しいお話もされました。

コンスタレーションというのは変動するデジタル信号波形の評価方法のひとつです。

また、
・単信と復信
・周波数分割(ＦＤＤ) (今の携帯電話はこの方式が多い)
・時分割通信(ＴＤＤ) (ＰＨＳなど)高速でお互いが移動している場合などコントロールをすることがとても難しい)

多元接続方式
・空間分割多元接続方式①(ＳＤＭＡ)(ほとんどがアンテナの技術の話、セクターという考え方)
・空間分割多元接続方式②(ＳＤＭＡ)(アダプティブアレイアンテナなど、ソフトウェアを含めての通信の考え方)
・偏波面分割多元接続方式(ＰＤＭＡ)
・周波数分割多元接続方式(ＦＤＭＡ)
・時分割多元接続方式(ＴＤＭＡ)方式

や直接拡散方式の概要、符号分割多元接続方式(ＣＤＭＡ)や(ＯＦＤＭ)、(ＭＩＭＯ)などの話がありました。

最終回は『インピーダンス整合回路』とのことです。

↑これじゃ　ストレートにpdfファイルを見ていただいたほうがわかりやすいかもしれません。

http://www.h7.dion.ne.jp/~nebiya/tdu/
資料は　第5回　変復調と多元接続方式です。

このあたりの話は↓の本に詳しく書かれています。

ワイヤレスブロードバンド技術 IEEE802と4G携帯の展開,OFDMとMIMOの技術 東京電機大学出版局 このアイテムの詳細を見る

ユビキタス無線工学 第10回

今回の授業は変復調の話です。

基本的な考え方としては音声などの情報を電気信号に変換して遠くに飛ばすためには

搬送波に情報を足し算して送信(変調)→受けた電波から搬送波を引き算して情報を取り出す(復調)

ということが基本の話

多重化(情報の入り口はひとつ(複数以上の情報)→情報の出口もひとつ

多元化(送信機が複数(情報の入り口は複数)→受信機も複数)
(分割の方法には、時分割、空間分割、周波数分割など方法があります)

アナログ通信は距離が遠くになるに従って、弱くなったり雑音や混信がのったりして情報そのものが劣化して、それを元に戻すのはなかなか難しい

デジタル通信は1と0との情報だけをやりとりするためにその信号に雑音などが乗ったとしてもしきい値で分離することが出来れば、劣化しない信号を取り出すことが可能、しかしデジタルで同じ情報量を伝送をするためにはアナログよりも帯域幅が必要になるため、圧縮という手法を用いるのだということでした。

また、振幅変調、周波数変調、位相変調の違い

回路を作る上ではFSKが一番、楽であるという話

ASKを使わずPSKを使う理由・・・ASKの場合は電波を出したり、切ったりという操作のため、電波が出ていないのか0を送っているのかがわかりづらい

などが出ました。

http://www.h7.dion.ne.jp/~nebiya/tdu/
資料は　第5回　変復調と多元接続方式です。

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ユビキタス無線工学 第9回

今回の授業は最初の30分はある意味雑談になりました。

日本のモノヅクリの世界でメーカーなどが学生の採用面接などのときに技術的なこと以外に

『これからの製造業のあり方などについてどう思うか』というようなことを聞くような傾向があるという話が出ました。というのも、なかなか何かを開発しようと思いメンバーを集めてもそれが出来上がる前に困難な部分を担当してしまうと途中で投げ出してしまう人が多く出てしまい、最終的に成り立たなくなってしまうことが少なくないようなのです。

また、先日の東京新聞の紙面(一面)で、送電線の近くなど低周波の強力な電磁界に人間が晒されている場合の人体への影響について詳しく調べる必要があるとWHOの勧告があり日本でも総務省が調べてその基準を法制化する方向になるというようなことが書かれていたという話がありました。

旧共産圏(ソ連など)では、この電磁波と人体の因果関係についてはかなり研究が進んでいたそうで、これが冷戦の終結である意味蓋をされてしまった部分があるそうです。また、日本の電磁波の防護指針はヨーロッパ・アメリカを含めても一番緩くなっており　今後、せめてヨーロッパ・アメリカのレベルまで上げる必要があるだろうとおっしゃっていました。

(2011年に墨田区に新東京タワーが建つそうですが、このような論議はしなくてもいいのでしょうか、ワンセグのために本当に600mもの高さから強力な電磁波を連続的に送信し続けるタワーを誘致しようとする神経がワタシにはよくわかりません。マスコミは高圧線鉄塔からの被爆については報道しますが東京タワーのことは都合が悪いですから一切触れようとしませんよね。港区にある私の自宅では東京タワーが見えていた頃はテレビの電波の電界強度は100dBμ/mを超えていました。港区民としては電波塔としての東京タワーがいなくなるのであればある意味喜ばしいことだと思っています。)←これはワタシの私見であって先生の見解ではありません。

で、今回はアンテナの3回目になりました。

アンテナの設計について　知っていると便利な計算式の説明

・アンテナの絶対利得とビーム幅の関係式
・実用アンテナの最大外形寸法と絶対利得の関係式

パッチアンテナ

・パッチアンテナの概要の説明
・パッチアンテナを作成する上での具体的の設計例の説明(2.45GHzを例にとって)
・比誘電率から実効誘電率を計算する実験式
・給電点インピーダンスを求める計算式
・試作アンテナの実測データ(バックローブはほとんどない)
・パッチアンテナの給電点方法(マイクロストリップライン、Ｑマッチセクションなど)
・パッチアンテナの円偏波の発生方法(位相差をつけて給電する方法と基板パターンの角を落とす2つの方法がある)

という説明でした。詳しくは図解が必要となりますのでpdfをご覧ください。

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ユビキタス無線工学第8回

はしか明けで2週間ぶりに行われた講義ですが、大雑把にはアンテナについてのおさらいが中心になりました。

サマリーも大雑把になってしまいますが

アイソトロピックアンテナの定義

絶対利得、相対利得の違い

通信業界での回線設計の場合はアンテナの利得はdBi(アイソトロピックアンテナを基準としたもの)を用いるということ

相対利得＝ダイポール比と表記してしまうことがあるけれども、そうとは限らずマイクロ波の場合は基準のアンテナがホーンアンテナである場合があるということ。

実効輻射電力(ERP)に関しては
商用ベースではダイポールアンテナを基準とした値にすることが多く、回線設計を行うときはアイソトロピックアンテナを基準とするためEIRPと表記することなどでした。

また、アンテナに関して学会などではアンテナをシステマティックに考えたときには小型と表記してアンテナ単体を扱う場合は小形と書くというようなお話でした。

ps:すみません、かなり大雑把になってしまいました。

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ユビキタス無線工学 第7回

なんと、電大も『はしか』で6月1日から10日まで神田キャンパス閉鎖・休講です。来週の授業もお休みです。

昨日の授業で丁度折り返し点まできたという回数になりました。

授業の始めに、NHKのクローズアップ現代という番組で電子マネーの問題点に関して扱われていたというお話が出ました。(このクローズアップ現代という番組、いつもは見ているのですが、たまたま見ていませんでした)

授業の中身はまずVSWRとリターンロスの話

VSWR・・・電圧定在波比(電圧であらわす)
リターンロス・・・VSWRとともにその反射係数を2乗してデシベル表記した値(電力であらわす)

定在波が発生すると無線機の最終段には通常かかっている2倍の電圧がかかることがあり、通常の設計をする際には3倍から5倍の耐圧のある部品を使うことが多いということです。

また、VSWRについては

携帯電話などの基地局や放送局は1:1.2以下(数が少ないので現場で徹底的に調整して追い込むことが出来る)

受信機のアンテナは1:1.5以下

コンシューマの製品では1:2.0以下に設計することが通例だということです。
(大量生産をしているものは、ひとつひとつ調整をする手間とコストがかけられない)

次にＳパラメータの話(散乱パラメータ、回路の中の様子を知るために使うパラメータ)

高周波の回路を見るためにプローブなどを押し当てると回路の中の電圧や位相が変化してしまうので(FETプローブなど非常に入力抵抗が高いものを使えばそれほど回路の中身に影響を与えず観測することは出来るけれど、非常に高価)こういったＳパラメータを活用すると便利だということでした。(トランジスタのデータシートなどに載っています。)

今回の講義の最後でアンテナについて少し踏み込みました。

アイソトロピックアンテナという点波源の仮想アンテナの話、ダイポールアンテナ、その他の指向性アンテナの概念や相対利得と絶対利得の違いなどの話になりました。(とても、重要な話です。)

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ユビキタス無線工学 第6回

はじめに

今回は先週に引き続いて、高周波を学ぶ上での基礎知識ということでインピーダンス整合回路とそのさわり、スミスチャートに踏み込む予定だったと思います。


最初は先週の授業の後、学生さんから根日屋先生にフィルタの設計に関してもう少し詳しく説明をして欲しいという要望があったということでフィルタの設計に関しての復習ということになりました。

そして、少し寄り道をしてアンテナの話へ、円偏波、水平偏波、垂直偏波の定義について(念のためですが、ループアンテナは円偏波ではありません)

円偏波は時間とともにに偏波面が変わるものであること、アンテナを電波を送る方向から見て、右周りが右旋回、左周りが左旋回

受けるアンテナは同じ旋回方向のもでなければ受けられない(逆旋回は殆ど受けることが出来ない)

*衛星通信で何故、円偏波を使用するかというと衛星から発射した電波が地上のビルや地表などで反射した場合に逆旋回するために受信側でマルチパスの影響を受けることがうんと少なく有利であること。

*地上のテレビは何故、水平偏波を使うことが多いかということについては、地上の放送局のアンテナは無指向性のアンテナが必要で、円偏波のアンテナを作ることが構造上とても難しいこと、そして扱う周波数帯域が極めて広いために広帯域のアンテナを作ることがやはり難しいこと、またひとつ考えられるのは一般的に水平偏波のほうが垂直偏波に比べて雑音が少ない(雑音成分は垂直成分のほうが多いのではないかと言われている)のではないかということでした。

次の話はワイヤレスブロードバンドシステムの話

デジタルディバイド(インターネットの繋がる格差を減らそう)ということでワイヤレスブロードバンド(移動しながら、最終的には250km/h程度の速度で移動してもデータ通信が出来るようにする)構想の話

直近の総務省の報道発表でこの事業(Wimax、次世代PHSが有力)に既存の3Gの移動体通信事業者が外されてしまったということ(ドコモ、KDDI、ソフトバンク、イーモバイル等)ガードバンドを含む95MHzの帯域、80MHzの帯域に3事業者しか入ることが出来ないということになってしまったということです。

最後に少しだけ、インピーダンス整合回路に踏み込んでスミスチャートの話も少しされました。

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ユビキタス無線工学 第5回

昨日の授業ですが

最初に余談として、東京都で試験的に老人の方などに携帯電話を持ってもらい、電柱などにQRコードを貼っておいて、それをポイントポイントで拾っていけば目的地に到達できるというようなことをやってみようと思い実施したところ、テストを行う前日に電柱などに張っておいたバーコードの上に出会い系サイトなどのQRコードを貼られてしまい(ITテロのような表現をされていたような気がしましたが)まったく使い物にならなかったという、笑えない話がありました。

内容としては先週積み残したBPFの話

実際に使うフィルターを設計するときなどにコイルが振動して特性が変わったりすることを防ぐためにプラスティックでコーティングしたりするとQが下がる、また温度変動にコイルは影響されやすいので、なるべくコイルの部分を少なくすることが多いということです。

また、フィルターの形として二つ

バターワース型・・・カットオフ周波数で鋭い特性は無いが通過帯域の特性が良い

チェビシェフ型・・・カットオフ周波数で鋭い特性を持つが通過帯域にリップルが発生する

と説明がありました。

また、回路を設計する上で必要なのは、三角関数とインピーダンスの計算、そして共振の式(f＝1/2π√1/LC)があれば出来るということ

デシベルは単位ではなく、比率であること「電力で10dBは電圧でも10dBであること」

インピーダンスとは、すべての回路は抵抗・コンデンサ・コイルの直列の回路で表現することが出来る。

オームの法則で表している抵抗(損失を与える抵抗)とインピーダンスで表す抵抗(ひとつのパラメーターであり、テスターをあてて実際に測定することが出来ない抵抗)は違うということ。

というような説明がありました。

(今週はうまくまとまらなくてすみません。)
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ユビキタス無線工学第4回

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昨日は連休をはさんで、しばらくぶりの講義でした。

学生さんも、少しフィルタリングされて本当にこの講義を聴きたい人になってきたのかなという気がしました。

一番最初に話されたのがITSのことでした。最終的にはエンジンをかけて目的地設定をしたら、ハンドル操作から何から全部やってくれて目的地まで時間通りに到着するというのが最終目標のようです。しかしながら、みんながこの装置のスイッチを切らずに従ってくれればうまくいきますけれど、実際はなかなかそうはいかない　というようなお話でした。

また、衝突防止などの車車間通信については当初60GHz,76GHzでやるよう研究を進めていたものがどうしても障害物があると電波が回折しないため今後720MHz帯も使用できるよう検討されているということです。(国際規格とされている79GHzも同時に検討されているとのことです。)

また、ミリ波・レーザーの世界についてもお話があり、モノバルスミリ波レーダーの技術のエキスは今の非接触ＩＣカード(スイカ・パスモ・エディ・ナナコなど)にも生かされているようです。

また、パッシブレーダーについても簡単に説明がありました。

後半の30分は懸案であった「一日でマスターできる携帯電話の設計法」でした。携帯電話の構成部分ではBBlogicというものが大きなカギを持っているようです。

ＯＰアンプの話、バッファアンプについては「利得が無い」と書かれている本がたくさんあるけれども、電圧利得は無いものの「電力の利得」があるので取り出せる電流は増えるため「利得」はあるとおっしゃっていましたし、その説明で納得できました。

最後にフィルターの設計方法の話になったのですが、これは2つのコンポーネント(根日屋先生オリジナル)を作ってしまえば、その組み合わせでいくらでもLPF、HPF、BPFが出来るということでした。
http://www.h7.dion.ne.jp/~nebiya/tdu/

SNSのサイトであるミクシィに「ユビキタス無線工学」というコミュニティを作りました。この授業の内容をざっくばらんにお話できる場になればいいと思います。メンバーの方で興味があるかたがいらっしゃいましたらどうぞお待ちしております。

回路図エディタBSch3V―マウス操作で簡単回路図作成 CQ出版 このアイテムの詳細を見る

ユビキタス無線工学 第3回

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きょうは、急に気温が上がったせいか、教室がムンムンしていましたね。

根日屋先生、風邪の病み上がりでいまいち調子が出なかったようなことをおっしゃっていました。

(きょうの授業でこの本の一部分をテキストに使われました。)

以下が今回の授業の概要です。

まず、先週触れられていたＦＭＣ(Fixed Mobile Convergence)〔固定電話と携帯電話の融合〕の考え方ですが

すでに、ここ一週間ぐらいの間に動きがありフランスで、FMCを料金体系のみ固定電話と携帯電話で一本化する一括請求型という形で概念としてだけ、始めてしまうという動きが出てきたということです。

また、今後の電話に関しては地域を示す〔03〕とか〔045〕などの市外局番は割り当てずにすべて頭に〔060〕をつけた電話番号にしていこうという動きもあるようです。

他には反射型RFIDの原理、ZigBee、UWB、低速UWBなどについてざくっとした説明がありました。

その中で微細RFIDについてはどうやら先行き、雲行きが怪しくなっているというお話がありました。反射型のRFIDを使うためにはリーダー/ライターから4～5Wの電波を照射しなくてはならず、リーダ/ライター同士で物凄く電波干渉が起こるそうです。この電波の干渉問題を避けるためには実験結果では各々を1.6kmもの距離を離さなければ実用にならない、また微細RFIDの読み取り精度がなかなか上がらないということも原因のようです。

RFIDの中で間違いなく残っていくのは13.56MHzの電磁誘導を利用した非接触ICカードになるようです。(スイカの類は私ももうきちっと市民権を得たと私も思います。)

*雑談の中で電子マネーがあまりにも進化すると『造幣局(今は総務省でしたっけ)とケンカになるのでは』と先生の話がありましたが、私は電子マネーになるのならすべて日本円で決済するのではなくてもいいのではないか?と別のことを考えていました。米ドルやユーロ、ポンドで払ってもいいのではないでしょうか、ここではエクスチェンジで銀行がとんでもない手数料をとらないということが大前提ではあります。(今の為替の交換手数料はボッタクリと言ってもいい過ぎではないと思うほど高いです。)

そんなことをやったら、造幣局はもっと怒りますね(笑)

*来週の授業は連休中のため、お休みです。

ユビキタス無線工学 第二回

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きょうも、しっかり電大に行って講義を聞いてきました。根日屋先生　「脱線してばかりで」とおっしゃっていましたけれど　周りの学生の話が聞こえる限りでは評判いいですね、今までの講義で無かった展開になっていると思います。

うーん　サマリー　まとめられるだろうか... (明日　書く予定です。)

ところで学生さんが質問されていたという、ガレキの下の探査装置というのは
http://public.sakura-rubber.co.jp/f/3/11-148.html
ではないでしょうか。

以下が授業の大雑把な内容です。

きのうの授業については、携帯電話が設計できるところまでやってしまおうということが最初に先生がおっしゃっていたことだったのですが、前回の講義についての学生さんからの質問などのことについてお話されているうちに、時間が終わってしまいました。　

今回のお話で携帯電話の4Gについて、二つの考え方があるというお話がありました。

1.このまま携帯電話を進化させて携帯電話が何でもできる進化したものになっていく

2.携帯電話は今のまま、あるいは2.5Gに後退させてデータ通信など大容量のデータをやるものは別の手段を用いてやっていくということ

技術的なものだけではなく、各通信事業をやっている企業での利害が重なっているので必ずしも理想系になるかというとそうはいかないようです。
(かなり大雑把ですみません)

ただFMCの考え方を聞いていて、限りなくPHSの最初の考え方に戻っているような気がしました。(PHSは世の中に出てくるのが早すぎたのかもしれません)

最後にRFIDの概要を少しだけ紹介されました。

ps:ところで、電大の図書館ですが、一時期OB締め出されていましたけれど申し込めば卒業生であることが確認され次第利用できるということです。先生が使えないなんて理不尽なことは無いのではないでしょうか。

配布資料

ユビキタス無線工学 講義第１回

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上記の本はこの授業のテキストです。

きょうは、電大の公開科目であるユビキタス無線工学の第１回目の授業の聴講に行ってきました。

昨年は１回目から受講する人はその前年に比べて少なかったのですが、今回は危なく立ち見が出そうな状況になりました。

ただ、1～3列目ぐらいまでが満席になるほど詰めてきたので学生さんたちのやる気を感じました。私は3列目にいたのですが　少なくとも3列目までは真剣な姿勢で授業を聞いていました。私の真後ろは寝息をたてて、いい気持ちで寝ていたようです。

内容ですが、この授業　今年で5年目になるのですが最も濃密な第１回になったのではないでしょうか、結構　根日屋先生のスピードについていくのは大変です。今年も面白そうです。

サマリーは余力があったら書きたいと思います

ps:MKTさん　体調が悪かったようでお大事になさってください。

以下、授業の内容です。

ユビキタスという言葉が世の中に登場してから当初の概念と若干変化が出てきているとのこと

たとえば、バイオメトリクス認証で得た個人情報がデジタルデータとなった後　流出してしまった場合いまのところ決定打となる対策法が無いまま、世の中に浸透しはじめてしまっている。

あまりにも多機能化したクルマは町の修理工場のメカニックには修理できない。町の修理工場は高度なエレクトロニクスを駆使した測定器などを購入して維持することなど出来ない(これは無線機にも言えることです。) これは困ること

5年前の当時はバーコードの組み合わせが無くなってという状況だったので、RFIDチップの早期の導入が望まれたが、意外にコストがかかってしまうこと、そしてその間にQRコード(二次元バーコード)が開発されてあっという間に普及した。

テレビ電話は普及していない、何故ならば電話で話したいときは実は相手の顔を見たくないときだったりするから

来週は携帯電話の設計方法とバンドパスフィルター(BPF)の面白い設計方法を教えますということでした。

配布資料
注:昨日出席できなかった方、興味のあるかたはどうぞ、但し筆者の著作権がありますのでコピーなどをしての二次利用は筆者の根日屋先生に必ずご確認くださいますようお願いします。

受講の申し込みに

きょうは午後、電大に公開科目の受講の申し込みに行ってきました。(ユビキタス無線工学のみです。)

新学期でもあるので、事務部は結構　ごったがえして忙しそうでした。なんだかんだ言って今年で5年目になります。

きょう申し込みに行って12日の夜はもう授業がスタートです、根日屋先生にお会いするのも楽しみです。

手続きを済ませた後、神保町で打ち合わせをして帰ってきました。終わって外に出たら雨が降ったあとでした、夕方から本降りになりました。

来週申し込みにいきます。

今年も東京電機大学で行われる工学部二部の科目のうち公開科目である　ユビキタス無線工学　を聴講しに行く予定です。

昨日、電大に電話をしたところ授業開始は4月12日ということでリーフレットを送ってくださるということなので、来週　申し込みに行ってきます。なんと　この授業に参加して今年で5年目になります。(月日が経つのは早いです。)

同じ科目ではあるのですが、技術の進歩　環境の変化などで毎年　授業の内容が変わります。　毎週木曜日　19時10分～20時40分まで　また3ヶ月通います。

13回、10000円　高いと思うか安いと思うかは人それぞれかな．．．　と思います、私は安いと思っています。

ps:写真はテキストの初版本です。