目次 1. 検討の背景 2. 調査検討会の検討事項とスケジュール 3. 技術試験の項目 4. 技術要件の整理 5.STL 送受信装置 6. 室内試験 7. フィールド試験 8. 試験で得られたこと参考資料 1

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しほこみねむら
5 years ago
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1 総務省信越総合通信局資料 STL/TTL 作 1-4 山間部における超短波放送の難聴解消のための周波数有効利用技術に関する調査検討 VHF 帯 STL/TTL 伝送技術試験 ( 概要説明 ) 平成 26 年 12 月 16 日山間部における超短波放送の難聴解消のための周波数有効利用技術に関する調査検討会事務局

2 目次 1. 検討の背景 2. 調査検討会の検討事項とスケジュール 3. 技術試験の項目 4. 技術要件の整理 5.STL 送受信装置 6. 室内試験 7. フィールド試験 8. 試験で得られたこと参考資料 1

1. 検討の背景コミュニティ放送は放送を行おうとする地域内の不感地域解消のため中継局を開設する場合親局と同一の周波数の使用が原則そのため周波数変換して送信する放送波中継方式に代わる中継手段として演奏所と送信所の間 (STL) や送信所と送信所の間 (TTL) の中継回線が必要現行規格ではマイクロ波帯 ( 放送事業用 ) の無線設備があるが高価であり整備コストが大きな負担また

3 1. 検討の背景コミュニティ放送は放送を行おうとする地域内の不感地域解消のため中継局を開設する場合親局と同一の周波数の使用が原則そのため周波数変換して送信する放送波中継方式に代わる中継手段として演奏所と送信所の間 (STL) や送信所と送信所の間 (TTL) の中継回線が必要現行規格ではマイクロ波帯 ( 放送事業用 ) の無線設備があるが高価であり整備コストが大きな負担また 60MHz 帯及び 160MHz 帯 ( 放送事業用 ) の無線設備もあるが中波放送用の中継回線としての使用が前提でありステレオ信号を伝送することは困難コミュニテイ放送は有線系中継回線の使用例が多いものの回線使用料が大きな負担災害等に起因し有線系中継回線が寸断され災害情報等の放送が中断することも想定されるため安価で安定した伝送が可能な無線によるシステムの導入に期待が寄せられている 60MHz 帯及び 160MHz 帯を用いたステレオ伝送が可能な無線中継回線システム (STL/TTL) について調査検討を行う 2

4 2. 調査検討会の検討事項とスケジュール検討項目 1 伝送容量の確認 2 伝送遅延などによる課題の解決 3 伝送の質を維持する条件 4 隣接システムとの共用条件同一周波数繰り返し使用のための条件 5 検討すべき技術基準 ( 案 ) モノラル伝送帯域でステレオ伝送するための技術現行の占有周波数帯幅 (100kHz) 内でステレオ伝送が可能であること親局 - 中継局で周波数同期を可能にするための信号も同時に伝送できること演奏所 FM 放送親局デジタル 64QAM の機器を調達し課題が解決可能か否かについて実証試験中継局ラジオ難聴地域をカバー QAM: 直角位相振幅変調 (Quadrature Amplitude Modulation) のこと互いに独立な 2 つの搬送波の振幅及び位相を調整しデータを伝送する 3

5 2. 調査検討会の検討事項とスケジュール < 検討会実施スケジュール ( 予定 )> 項目 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月総務省 ( 本省 ) 本省報告信越総合通信局 6/20( 金 ) 第 1 回検討会 ( 長野市 ) 10/3( 金 ) 第 2 回検討会 ( 長野市 ) 1 実務者会議 4 実務者会議 2 実務者会議 3 実務者会議 3/12( 木 ) 第 3 回検討会 ( 長野市 ) 実務者会議 6 実務者会議 5 実務者会議 10/7~10/17 室内実験 10/20~11/12 フィールド実験 11/13( 木 ) 実験の公開 ( 諏訪市等 ) 実験データ分析報告書取りまとめ 4

6 3. 技術試験の項目試験項目試験内容室内試験フィールド試験伝送容量の確認伝送遅延などによる課題の解決伝送の質を維持する条件隣接システムとの共用条件同一周波数繰り返し使用のための条件伝送容量の確認伝送容量確認ステレオ放送 + 同期信号を伝送し番組及び同期信号が適正に伝送されること信号再生確認信号再生確認遅延時間の測定遅延時間測定遅延時間測定親局 - 中継局での遅延を解消する方策の検討及び実環境での試験技術手法の検討同期信号伝送確認同期信号再生確認周波数同期が有効に機能しているか確認同期放送確認同期放送成立の確認回線設計の基準とすべき数値の確認 (64QAM を維持できる受信機入力電圧の測定 ) デジタル伝送 STL/TTL 同士アナログ伝送 STL/TTL 基本性能試験 BER C/N コンスタレーションマルチパス同一チャンネル D/U 隣接チャンネル D/U 次隣接チャンネル D/U 基本性能試験受信入力電力 BER コンスタレーション伝搬距離特性見通し外伝搬特性長期変動試験マルチパス BER: 符号誤り率 (Bit Error Rate/Ratio) のこと送出された符号 ( ビット ) の総数に対する誤って受信した符号の数の比率 C/N: 搬送波と雑音の比率 (Carrier to Noise Ratio) のこと D/U: 希望波 (D=Desire) と妨害波 (U=Undesire) の比率 (Desire to Undesire Ratio) のこと 5

7 4. 技術要件の整理主な技術的条件今回の実験試験局アナログ方式ラジオ音声 STL 規格デジタル方式音声 STL 規格周波数帯 160MHz 帯 (167.93MHz) 60MHz 帯 160MHz 帯 6.5GHz 帯 7.5GHz 帯電波の型式 D7W F3E F8E F9W D7W G7W 占有周波数帯 ( 最大 ) 100kHz 100kHz 405kHz 変調方式 64QAM 周波数変調伝送信号ステレオ音声同期信号モノラル音声基本 :64QAM その他 : 32QAM 16QAM 4PSK ステレオ音声同期制御打合せ等の多重伝送容量 404kbps 2,250kbps 以下空中線電力の最大値 5W 50W 2W 音声帯域圧縮方式サブバンド ADPCM 方式非圧縮サブバンド ADPCM 方式その他次の項目について整理が必要回線設計 ( 回線品質 ) フェージングマージン混信保護値周波数許容偏差送信電力スペクトル特性スプリアス音声信号周波数帯域等サブバンドADPCM 符号化方式 : Sub-band ADPCM Codingはフィルタなどを用いて複数の周波数領域に分解しそれぞれをADPCM 符号化する方式 ADPCM: 適応差分 PCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation,ADPCM) のこと音声信号の隣り合ったサンプル間の相関を利用し両者の差分をコード化 ( 差分 PCM:Differential pulse Code Modulation) する方式において量子化幅を適応的に変化させた方式 6

8 5.STL 送受信装置 1STL 送信系統の構成コンスタレーション送信部デジタル部試作機器 : MN 帯音声 STL の送信側機器がベース変調方式 : シングルキャリア 64QAM シンボルレート : 77k/s ロールオフ : 0.2 音声コーデック方式 : サブバンド ADPCM 高周波部 VHF 汎用品を利用し 160MHz 帯の RF 部を構成実験試験用のためローカルに SG を使用 7

9 5.STL 送受信装置 2STL 受信系統の構成コンスタレーション受信部デジタル部試作機器 : MN 帯音声 STL の受信側機器がベース復調方式 : シングルキャリア 64QAM プリアンブル自動等化シンボルレート : 77k/s 音声コーデック方式 : サブバンド ADPCM 高周波部 VHF 汎用品を利用し 160MHz 帯の RF 部を構成実験試験用のためローカルに SG を使用 8

10 6. 室内試験 STL の実験試験装置の基本性能を確認するため室内試験にて検証を行う 1. 送信装置の基本性能 (1) 占有周波数帯幅 (2) スプリアス (3) 送信スペクトル詳細は 18 ページ参照 2. 送受信間における総合特性試験 (1) C/N 対 BER 特性 (2) 受信入力電力対 BER 特性 (3) 音声基本特性 (4) システム遅延時間詳細は 18~21 ページ参照 3. マルチパス特性試験 (1) マルチパス変動に伴う回線品質確認詳細は 22 ページ参照 4. 隣接チャンネル等干渉試験 (1) 同一システムにおける混信保護比詳細は 23 ページ参照 9

11 7. フィールド試験送受信所の地理的位置関係杖突峠送信所約 8km 原村受信所諏訪湖美ヶ原諏訪市北茅野市北東八ヶ岳東原村 10

12 7. フィールド試験基本性能受信特性試験 ( 固定受信点 ) 屋外における基本性能受信特性を確認するためフィールドにて検証を実施 1. 受信入力電力が変動した際の試験受信入力電力 BER 10MHz/1PPS 再生確認コンスタレーション 2. 伝送遅延伝送遅延時間 3. 長期変動試験 ( 約 1 週間程度 ) 受信入力電力 BER 詳細は26~28ページ参照受信特性試験 ( 受信点移動 ) 伝搬距離特性及び見通し外伝搬特性を確認するためフィールドにて検証を実施 1. 伝搬距離特性受信点を5km 10km 15kmおよび20km 地点の見通し区間における伝搬品質受信点を20km 地点の見通し外区間における伝搬品質受信入力電力 BER 10MHz/1PPS 再生確認コンスタレーション詳細は29~30ページ参照 1PPS: 1 秒間に 1 回のパルス信号 (1 Pulse Per Second) のこと通常 GPS( 全地球測位網 :Global Positioning System) からの信号を受信することで得られる 11

13 8. 試験で得られたこと ( 中間まとめ ) 暫定 (1)160MHz 帯 ( 占有周波数帯幅 100kHz) を用いた STL デジタル伝送回線を実現シングルキャリア 64QAM 方式ステレオ音声信号および補助信号を伝送 ( 音声回線 :384kbps 補助信号 :20kbps) 伝送品質は放送業務向け品質を確保 (50Hz~15kHz でフラット特性 S/N70dB 以上等 ) デジタル変復調による伝送遅延は 14.4msec( 最適設計化により半減可能 ) (2) 空中線電力 5W にて 5km 10km 15km および 20km 間での電波伝搬特性を確認見通し区間 (8km) では十分な信号強度があることを確認 ( マージンは約 30dB) (3) 見通し区間 (8km) の長期変動による影響については軽微 ( 変動は ±2dB 程度 ) (4) 補助信号を用いて FM 同期放送の実現性を確認 12

14 参考資料参考資料参考 1. 放送番組中継回線とは参考 2.STL 送受信装置参考 3. 室内試験参考 4. フィールド試験参考 5.STL 実験試験局を活用したFM 実験試験局による試聴 13

15 参考 1. 放送番組中継回線とは放送番組中継回線とは放送番組の品質を確保しつつ伝送するもの STL(Studio to Transmitter Link) 放送局の演奏所から送信所までを結び放送番組を伝送する中継回線 TTL(Transmitter to Transmitter Link) 放送局の送信所 ( 親局等 ) と送信所 ( 中継局 ) 結び放送番組を伝送する中継回線送信所 ( 親局 ) 中継局演奏所 ( スタジオ ) 14

16 参考 2.STL 送受信装置 1STL 送信系統の構成デジタル部試作機器 : MN 帯音声 STL の送信側機器がベース変調方式 : シングルキャリア 64QAM シンボルレート : 77k/s ロールオフ : 0.2 音声コーデック方式 : サブバンド ADPCM 高周波部 VHF 汎用品を利用し 160MHz 帯の RF 部を構成実験試験用のためローカルに SG を使用 15

17 参考 2.STL 送受信装置 2STL 受信系統の構成デジタル部試作機器 : MN 帯音声 STL の受信側機器がベース復調方式 : シングルキャリア 64QAM プリアンブル自動等化シンボルレート : 77k/s 音声コーデック方式 : サブバンド ADPCM 高周波部 VHF 汎用品を利用し 160MHz 帯の RF 部を構成実験試験用のためローカルに SG を使用 16

18 参考 2.STL 送受信装置 3 伝送フレーム構成同期用シンホル ( プリアンブル ) 全体フレームデータフレーム内構成 ~ 回線 ( 同期情報 ) 情報 ( 本線音声 ) : 384kbps 回線 ( 同期情報 ) : 20kbps 17

19 参考 3. 室内試験 1 占有周波数帯幅送信スペクトル遅延時間速報値 : 暫定 (1) 占有周波数帯幅仕様 100kHz 以下測定値 (khz) 90.3kHz (3) システム遅延時間 (2) 送信スペクトルスペクトラムマスク測定値中心周波相対減衰数 (khz) 量 (db) 規定の種類上限上限 -50 TBD 上限上限 50 TBD 上限上限上限測定値 (db) 送信装置受信装置 1PPS 変調器 RB(1PPS 出力 ) デジタルオシロスコープ測定値 (ms)

20 参考 3. 室内試験 2-1 受信入力電界と BER 速報値 : 暫定測定系統変調器 IF 入力電界 E E E E E E E 送信変換器 RF 固定減衰器可変減衰器 1.E-02 1.E-03 1.E-04 BER 1.E-05 マージン無しの限界値 1.E-06 BER 測定器復調器受信変換器 IF IF 雑音付加装置 1.E 受信入力電界 (dbm) 19

21 参考 3. 室内試験 2-2 C/N 対 BER 特性速報値 : 暫定測定系統 1.E-02 変調器 IF 送信変換器 RF 固定減衰器可変減衰器 1.E-03 BER 測定器復調器受信変換器 1.E-04 IF IF 雑音付加装置 BER 1.E-05 マージン無しの限界値 1.E-06 1.E-07 1.E C/N (db)

22 参考 3. 室内試験 2-3 音声基本特性速報値 : 暫定 21

23 参考 3. 室内試験 3 マルチパス特性速報値 : 暫定遅延時間 (us) 所要 D/U 比 (db) -50dBm -60dBm -70dBm -80dBm 0.1( ) D/U(dB) 測定系統送信機 RF 固定減衰器可変減衰器ダウンコンバータ治具 BER 測定器受信機可変減衰器 RF フェージングシミュレータ 40MHz 遅延時間 (us) 遅延時間 0.1us では D/U0dB( シミュレータ限界 ) でも訂正後エラーフリーであった 22

24 参考 3. 室内試験 4 隣接チャンネル等干渉試験同一システムにおける混信保護比を得るため室内試験にて干渉試験を行う同一チャンネル干渉隣接チャンネル干渉隣々接チャンネル干渉 ( 希望波及び妨害波の D/U を可変して所要 BER を満たすところの D/U 値を得る ) Δf(kHz) 所要 D/U 比 (db) -50dBm -60dBm -70dBm -80dBm 音声入力音声入力 STL 送信機 ( 希望波 ) 妨害波発生器合成器 STL 受信機音声出力測定器データ整理中データ整理中レベル Δf(±100kHz ±200kHz) データ整理中希望波 D/U 同一チャンネル干渉 D/U 隣接チャンネル干渉 D/U (db) 10 妨害波 5 妨害波周波数 0 中心周波数 MHz 占有周波数帯幅 100kHz Δf (khz)

25 参考 4. フィールド試験 1 実験試験機材の構成 ( 送信所 : 杖突峠 ) ルビジウム発振器 10MHz 1PPS STL 送信機 ( ゲート入力 ) 1kHz 発振器音源 (CD など ) 1kHz (1PPS ゲート ) 変換器セレクタ音声 MHz 送信出力 5W 5 素子八木アンテナ試験機材設置状況 24

26 参考 4. フィールド試験 1 実験試験機材の構成 ( 受信所 : 原村 ) STL 受信機 MHz 10MHz 出力 1PPS 出力音声出力測定項目 1 受信入力電力 2 BER( ビットエラーレート ) 3 コンスタレーション 4 10MHz/1PPS 再生確認ルビジウム発振器 10MHz (ref) 1PPS (ref) 5 素子八木アンテナ試験機材設置状況 25

27 参考 4. フィールド試験 2-1 受信入力電力 BER 速報値 : 暫定コンスタレーションスペクトル波形 1 受信入力電力 =-55dBm BER : エラーフリー 2 受信入力電力 =-90dBm BER : 1.8 E-04 3 受信入力電力 =-91dBm BER : 2.2 E-03 音声復調不可コンスタレーションスペクトル波形 26

参考 4. フィールド試験 2-2 10MHz 1PPS 再生確認伝搬遅延速報値 : 暫定 1 ルビジウム発振器の 10MHz(Rb-10MHz) に対する再生された 10MHz(STL 再生 -10MHz) STL 再生 -10MHz の周波数 :

0Hz 位相関係上 :Rb-10MHz 下 :STL 再生 -10MHz (X 軸 :20ns/DIV) 2 基準となるルビジウム発振器の 1PPS(Rb-1PPS) に対する再生された 1PPS(STL 再生 -1PPS) 1PPS 間の遅延量 :

28 参考 4. フィールド試験 MHz 1PPS 再生確認伝搬遅延速報値 : 暫定 1 ルビジウム発振器の 10MHz(Rb-10MHz) に対する再生された 10MHz(STL 再生 -10MHz) STL 再生 -10MHz の周波数 : 10,000,000.0Hz 位相関係上 :Rb-10MHz 下 :STL 再生 -10MHz (X 軸 :20ns/DIV) 2 基準となるルビジウム発振器の 1PPS(Rb-1PPS) に対する再生された 1PPS(STL 再生 -1PPS) 1PPS 間の遅延量 : 14.4ms 遅延関係上 :Rb-1PPS 下 :STL 再生 -1PPS (X 軸 :2ms/DIV) 3 基準となるルビジウム発振器の 1PPS(Rb-1PPS) に対する再生された音声信号 (STL 再生 -Audio) 再生された音声の遅延量 : 14.4ms 使用した音声信号は送信側におけるルビジウム発振器の 1PPS 信号でゲートされた 1kHz 正弦波を音源とする音声信号遅延関係上 :Rb-1PPS 下 :STL 再生 -Audio (X 軸 :2ms/DIV) 27

29 参考 4. フィールド試験 2-3 長期変動試験速報値 : 暫定受信入力電力が高い場合と低い場合についてデータを測定長期変動による影響については軽微 ( 変動は ±2dB 程度 ) 気候変動 ( 気温降水量湿度 ) に対して顕著な相関は見られない温[ ] 降水相対湿度気温温[ ] 降水相対湿度量[mm]気温 ( ) 気温相対湿度[% ]気 0-5 量[mm]気温 ( ) 相対湿度[% ]気降水量降水量 (mm) 相対湿度降水量降水量 (mm) 相対湿度受信入力電力 [dbm] BER B E R 1e-3-78 受信入力電力 [dbm] BER B E R 1e-3 受信入力電力 [dbm] 受信入力電力 1e-4 1e-5 受 -80 信入力電力 -82 [dbm] 受信入力電力 1e-4 1e e e e e-7 BER /11/1 00:00 14/11/1 06:00 14/11/1 12:00 14/11/1 18:00 14/11/2 00:00 14/11/2 06:00 14/11/2 12:00 14/11/2 18:00 14/11/3 00:00 14/11/3 06:00 14/11/3 12:00 14/11/3 18:00 14/11/4 00:00 ErrorFree 1e-8 BER /11/7 00:00 14/11/7 06:00 14/11/7 12:00 14/11/7 18:00 14/11/8 00:00 14/11/8 06:00 14/11/8 12:00 14/11/8 18:00 14/11/9 00:00 14/11/9 06:00 14/11/9 12:00 14/11/9 18:00 14/11/10 00:00 ErrorFree 1e-8 受信入力電力が高い場合受信入力電力が低い場合気象データについては気象庁のホームページ ( に掲載されているデータを使用 ( 気温降水量日照時間風速については受信点となる原村のデータをそれ以外 ( 現地気圧相対湿度 ) は近郊の諏訪市のデータをそれぞれ使用 ) 28

30 参考 4. フィールド試験 3 受信伝搬特性 (1) 速報値 : 暫定 15km 地点の見通し区間受信入力電力 : -52.7dBm BER : エラーフリー再生周波数 : 10,000,000.0Hz 210km 地点の見通し区間受信入力電力 : -54.1dBm BER : エラーフリー再生周波数 : 10,000,000.0Hz 315km 地点の見通し区間受信入力電力 : -60.3dBm BER : エラーフリー再生周波数 : 10,000,000.0Hz コンスタレーションスペクトル波形音声再生 1PPS 再生 29

31 参考 4. フィールド試験 3 受信伝搬特性 (2) 速報値 : 暫定 420km 地点 (1) の見通し区間受信入力電力 : -72.0dBm BER : エラーフリー再生周波数 : 10,000,000.0Hz 520km 地点 (2) の見通し区間受信入力電力 : -75.3dBm BER : 2.1 E-07 再生周波数 : 10,000,000.0Hz 620km 地点の見通し外区間受信入力電力 : -85.3dBm BER : 1.0 E-05 再生周波数 : 10,000,000.0Hz コンスタレーションスペクトル波形音声再生 1PPS 再生 30

32 参考 5.STL 実験試験局を活用した FM 実験試験局による試聴 FM 実験試験局 2 局による試聴のためのシステム構成 FM 実験試験局音声遅延器 10MHz 1PPS 音声 FM 送信機 88.5MHz 送信出力 20W 調整器 10MHz 1PPS 音声 FM 送信機 88.5MHz 送信出力 20W 調整器 STL 実験試験局ルビジウム発振器 10MHz 1PPS 10MHz 信号 1PPS 信号音源 (CD など ) 音声 STL 送信機 MHz 送信出力 5W STL 受信機 MHz 音声信号 31

33 参考 5.STL 実験試験局を活用した FM 実験試験局による試聴ポイント 2 つの FM 送信機の周波数を合わせる STL 送受信機器で伝送する 10MHz 1PPS を活用 2 つの FM 送信機間の遅延量を合わせる STL 送受信機器間での遅延 ( 約 14.4msec) を音声遅延器で調整音源 10MHz 1PPS 信号音声信号杖突峠送信所 STL 送信機器原村受信所 STL 受信機器 10MHz 1PPS 信号音声信号 STL 伝送後に再生された 10MHz 1PPS 信号を利用 FM 送信機 ( 原村 ) 伝送遅延量 : 約 14.4msec 音声遅延器 FM 送信機 ( 杖突峠 ) 10MHz 1PPS 信号遅延量を調整 ~ 2 つの FM 送信機間の遅延時間調整のイメ - ジ ~ 32

実験試験局の送信電波が重なる箇所 (D/U=0dB) 付近にて音声の試聴及び音声波形の確認を実施杖突峠送信所試聴点原村受信所 1 波のみ遅延調整あり

34 参考 5.STL 実験試験局を活用した FM 実験試験局による試聴今回の STL 実験試験局を活用して原村受信所に音声信号及び補助信号 (10MHz 1pps 再生用 ) を伝送杖突峠送信所及び原村受信所に設置された FM 実験試験局から同一周波数にて電波を発射 2 つの FM 実験試験局の送信電波が重なる箇所 (D/U=0dB) 付近にて音声の試聴及び音声波形の確認を実施杖突峠送信所試聴点原村受信所 1 波のみ遅延調整あり遅延調整なし ( 遅延量 =0.5msec) 1kHz 音声 1kHz 音声 1kHz 音声 FM 受信機が出力する音声信号波形 ( 使用した音声信号は 1kHz サイン波 ) 33

1.1 調査検討の目的 ( 開催趣旨 ) 調査検討会開催趣旨放送は今日国民生活に密着した情報提供手段となっていますがとりわけラジオは東日本大震災などの大きな災害時に第一情報提供者としていち早く災害情報を地域住民に提供し地域住民の方々の安全安心を確保する重要な役割を果たしましたラ

資料 STL/TTL 作 4-2 山間部における超短波放送の難聴解消のための周波数有効利用技術に関する調査検討報告概要 2015 年 3 月 17 日総務省信越総合通信局株式会社 NHK アイテック株式会社日立国際電気 1.1 調査検討の目的 ( 開催趣旨 ) 調査検討会開催趣旨放送は今日国民生活に密着した情報提供手段となっていますがとりわけラジオは東日本大震災などの大きな災害時に

目次 1. 検討の背景 2. 調査検討会の検討事項とスケジュール 3. 技術試験の項目 4. 技術要件の整理 5.STL 送 受信装置 6. 室内試験 7. フィールド試験 8. 試験で得られたこと 参考資料 1

目次 1. 検討の背景 2. 調査検討会の検討事項とスケジュール 3. 技術試験の項目 4. 技術要件の整理 5.STL 送受信装置 6. 室内試験 7. フィールド試験 8. 試験で得られたこと参考資料 1