よいちの趣味&気ままな暮らし

このサイトは私の気が赴くまま、あれやこれやを適当にUPしてる記録置場でございます


モールス信号


モールス符号と間隔

モールス符号は、点と線で構成され、符号の線及び間隔は次の通り

① 一線(—)の長さは、三点(• • •)に等しい

② 一符号を作る各線又は点の間隔は、一点に等しい → 例えばAの • —(ト ツー)のトとツーの間隔は一点に等しい

③ 二符号の間隔は、三点に等しい → 例えばAとBを打つ場合のAとBの間隔は三点と等しい

④ 二語の間隔は、七点に等しい


欧文モールス符号一覧表

欧文モールス符号(文字)

符号 意味
• — A
— • • • B
— • — • C
— • • D
E
• • — • F
— — • G
• • • • H
• • I
符号 意味
• — — — J
— • — K
• — • • L
— — M
— • N
— — — O
• — — • P
— — • — Q
• — • R
符号 意味
• • • S
T
• • — U
• • • — V
• — — W
— • • — X
— • — — Y
— — • • Z
   

欧文モールス符号(数字)

符号 意味
• — — — — 1
• • — — — 2
• • • — — 3
• • • • — 4
• • • • • 5
— • • • • 6
— — • • • 7
— — — • • 8
— — — — • 9
— — — — — 10

欧文モールス符号(その他)

符号 意味 補足
• • — — • • ?(疑問符) 情報の再送要求
— • • — • /(斜線) 「コールサイン/場所」などで使うのが常識
— — • • — — ,(コンマ) 文の区切り
— • • — BT(同等) 同等という訳語だけど実際はand(そして[次がありますみたいなニュアンスで使う])
• — • — • AR(終了信号) 送信の終わり「私のメッセージは以上です」の合図
— • — K(送信せよ) どうぞ(over)の意味
• • • — • — VA(またはSK:交信終了) 交信を終了します(バイバイ)


欧文モールス符号練習機


モールス信号の歴史

モールス信号の構想

なぜ、画家のモールスがこんなものを生み出したのか?

1825年、モールスがワシントンD.C.で肖像画を描いていた時にコネチカット州にいた妻が急死したという知らせが届いたんだけど、手紙が届いた時には、妻の葬儀まで終わっていたという。

当時の通信手段は人や馬が運ぶ手紙なのでまぁ時間は掛かりますね

この一件で迅速な通信手段の開発に邁進したというから、意欲と革新の人だったのでしょうね

それで数字の組み合わせを色んな言葉(単語)などに対応する辞書を作って、数字の羅列を送り、受け取った先ではこの対応表(辞書)を見ながら解読する手法で情報交換する仕組みを作ったという...

まぁ暗号みたいな感じですね

それでこの方式だと

  ・辞書の限界: 新しい単語や人名を送るには、全員が同じ辞書を常にアップデートしなければならない

  ・検索コスト: 通信が終わるたびに辞書を引くのは、レイテンシ(遅延)が大きすぎる

という問題があることを見抜いたエンジニア「アルフレッド・ヴェイル」という人が仕様の改良を実施します

  ・数字を介さず、アルファベットそのものをオン・オフの組み合わせで表現するという形に変更

  ・アルファベットに直接「短点(・)」と「長点(-)」を割り当てる現在の形へと洗練

  ・統計的な最適化: ヴェイルは、活版印刷所で使われる活字の頻度を調べ、「E」や「T」といった頻出文字に短いコードへの割り当て、 これは現代のハフマン符号化(データ圧縮)に通ずる、極めて合理的設計

現代版「モールス信号(欧文)」の誕生です

これは...どっちかと言えば「アルフレッド信号(欧文)」の誕生なんじゃ!?


モールス信号の実用

信号発生方式
信号の生成方式の改良

・1837年:モールスによるプロトタイプ(大学でのデモ公開)

モールスが考案したのは数字を刻印した金属プレートをレールに並べてそれを読み込ませて電気信号にしてたようです

・1844年:ヴェイルによる実験(ワシントンとボルチモア間で世界初の実用的な長距離通信

モールスの金属プレート方式に替えて現在の電鍵に近い方式で革新的なスピードアップを実現

電鍵の生みの親はヴェイルさんだったのですね

信号伝達方式

・有線方式

1800年代中頃なんて無線はまだ影も形も無いので有線でした

モールス信号なんて無線の代名詞みたいな感じですが最初は有線だったのですね

それで有線とかじゃ設備投資に金掛かるからほとんど使われてなかったかと思いきや爆発的に普及したそうです

1840年代から1900年頃にかけて、文字通り地球中に張り巡らされた「ビクトリア朝時代のインターネット」という趣だったようですね

ビジネス(株価の動きから商談)、世界中のニュースの即応性、鉄道の安全運行にも利用されたようです

こうした有線技術の頂点は、1866年に実装されたた「大西洋横断海底ケーブル」超ビッグプロジェクトでアメリカ・イギリスの間、数千キロの深海に電線を敷設したというから凄いですね

それだけのニーズがあったという事です

・無線方式

火花送信機の登場

物凄いパワーワードというか異常にインパクトのある名称(送信機)ですね

・1895年の無線実験の成功

イタリアのグリエルモ・マルコーニという青年が自宅の屋根裏で火花を散らして電波を飛ばすことに成功したようです

1901年の快挙

マルコーニは火玉送信機を駆使して大西洋横断通信に成功します

タイタニック号にも最新鋭の歩玉送信機が搭載されていたようです

火玉送信機の機構ですが、巨大な電流を掛けて2極間でスパークさせます、スパークを拾ったほうにはインパルス応答とかいう急峻な電流のパルスが流れると、送信アンテナに繋がっている同調回路の周波数の電波が飛び出すと...ただ一点を切り取った周波数ではなくて割と広めになるらしい

なのでけっこう他の設備からすると妨害電波になるらしい

火花送信機が生成するのは減衰波 = B型電波ですが、狙ってる周波数だけでなく広範囲な周波数を叩き出す迷惑電波なのでとうの昔に禁止となっています

真空管革命

「増幅ができるデバイス」が登場したことで、無線通信は「物理的な衝撃(火花)」から「精密な計算(電子制御)」へと進化

・1906年: リー・ド・フォレが「三極管(オーディオン)」を発明。これが「増幅」という魔法の杖の誕生

・1912年頃: ラングミュアやアームストロングが、真空管を使った**「発振回路」**を発明。これで「火花を散らさずに電波を作る」ことが可能に

・1920年代: 第一次世界大戦の技術革新を経て、商用放送や軍事・船舶無線が急速に真空管式へとリプレース

というタイムラインのようです

真空管までくると、今使ってるのと同じような感じですね


日本への伝来

仏教が日本に伝来したのは、6世紀の飛鳥時代(538年または552年)に百済の聖明王から欽明天皇へ仏像や経典が贈られたとするのが定説です(関係ないけど

モールス信号が日本に伝来したのは、ペリー提督が黒船に乗って1854年に再来日した際、米国大統領からの献上品として「エンボッシング・モールス電信機」を持参した時です

これが日本におけるモールス符号と電信技術の幕開けです

・経緯:1854年、日米和親条約締結のために来日したペリー提督が、電信機を徳川幕府へ贈呈。箱には「For the Emperor of Japan(日本国皇帝へ)」と記されていた

・実験: 横浜で電信柱を立て、約900m〜1kmの区間で電線を張り、実演が行われた

・電信機の特徴: 送信側の電鍵を打つと、受信側の紙テープに凹凸(エンボス)で符号が記録される方式

・重要性: 当時の日本の通信手段は飛脚や旗振り通信であったため、この技術は大きなインパクトを与え、明治維新後の電信開業へとつながった

1854年と言えばヴェイルが電鍵方式での通信に成功して10年も経ってますが、まだこの頃はモールスの考案した方式の改良版がデファクト・スタンダードだったみたいですね

なお、ペリーが持って来た電信機は現在も重要文化財として保管されてるそうです


モールス信号の現在

以下の状況です

業務(商用・軍事)の世界では、モールス信号は「主役」の座を完全に降りています。

1999年に国際的な通信プロトコルが劇的に変更されたことが、決定的なターニングポイントとなりました。エンジニア的な視点で、その「リプレース」の経緯と現在の立ち位置をデバッグしてみましょう。

1. 1999年の「システム移行(GMDSSの導入)」 かつて船舶通信の要だったモールス信号は、1999年2月に**GMDSS(全世界海上安全通信システム)**という新しいプロトコルに完全に置き換わりました。

旧プロトコル: 無線通信士が24時間、耳でモールス信号(SOSなど)を監視する。

新プロトコル (GMDSS): 衛星通信やデジタル選択呼出し(DSC)を使い、ボタン一つで自動的にSOSが発信される。

廃止の理由: 誰でも(高度な訓練を受けた通信士がいなくても)確実に救助を呼べるようにするため、そしてデータ伝送速度が圧倒的に速い「デジタル化」が必要だったためです。

2. 現在も「業務」で使われているケース

完全に消滅したわけではなく、ごく一部の特殊な領域や「バックアップ」として生き残っています。

自衛隊・軍事: 日本の自衛隊や米軍などの一部では、現在もモールス信号の訓練が行われています。理由は**「究極のサイバーセキュリティ」**です。最新の衛星通信が妨害(ジャミング)されたり、電子機器がEMP(電磁パルス)で破壊されたりしても、単純な「電線の断続」や「手打ちの電波」だけは生き残るからです。

航空標識(VOR/DME): 飛行機が位置を知るための地上施設からは、現在も施設名の識別コードがモールス信号で絶えず流されています。パイロットはそれを聞いて「正しい施設を受信しているか」を確認します。

3. モールス信号の「聖域」:アマチュア無線

現在、モールス信号が最も熱く「現役」として使われているのは、アマチュア無線(CW)の世界です。

実利的なメリット: モールス信号は「最も少ない電力で、最も遠くまで届く」という圧倒的なパフォーマンスを発揮します。

文化としての継承: 業務での「効率」という縛りがなくなったからこそ、ヴェイルが考案した「手打ちのリズム」を楽しむ文化が、世界中のアマチュア無線家の間で大切に守られています。


モールス信号の比較特殊性

・電力効率の高さ

情報を送るために使う「電波の幅(帯域幅)」が狭ければ狭いほど、電力の効率は高くなる

音声(SSBなど)の場合、約3,000Hz(3kHz)の幅が必要に対してモールス(CW)ならわずか100Hz〜500Hz程度で済むので、同じ5Wの電力で送信する場合、CWは音声に比べてエネルギーを6倍〜30倍も狭い範囲に凝縮して送り出せる点

・CWは搬送波のみ

送る側も、受け取る側も音声増幅の必要が無く回路がスッキリして小型化や省電力化が出来る

音声を似せないから帯域が狭くてOKってことですね

開発時の技術的限界からそうなったんでしょうけど削れるところは最初から全部削ったミニマルな仕組みが興味深いです


モールス信号の趣

CWは物理層(フィジカルレイヤー)を人間が直接叩いて通信する恐らく世界最古にして究極のプロトコルって感じです

コンバーターも圧縮もなくて電波自体をシグナルとして使う究極のミニマリズム通信なんじゃないかと

人間が変調(意味をON-OFF系の信号にデコード)して電波で飛ばして、復調(受け取って意味変換)するデコーダーも人間という

言ってみれば、現代のコンピュータの機械語を、CPUを介さずに自分の指で直接タイピングして空間というバス(Bus)に流しているような感じかな

人間がキーボードで電鍵がスイッチ、通常のコンピュータはOSやコンパイラが人間の意図をバイナリ(0101...)に変換してくれてますがCW(モールス通信)ではそのレイヤーがない

ソースコードは人間の頭の中にある文章でエンコーダーは脳と右手の指、物理層(L1)は電鍵キーの接点というところか

電鍵を叩くたびに送信機の中で搬送波(キャリア)という電気の奔流が物理的に断続するという

人間側が機械側(仕組み側)に接近して何とか電送通信を実現させたっていうアノログ感がいいですね


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