周波数分割多元接続(FDMA)の基礎知識

周波数分割多元接続(FDMA)の基礎知識

周波数分割多元接続(FDMA)とは

周波数分割多元接続（FDMA）とは、複数の通信チャネルを同時に送受信することを可能にする無線通信技術の一種です。この技術は、周波数帯域を細分化し、複数の小さなサブチャネルに分けることで、各サブチャネルを個々のユーザーまたはデバイスに割り当てます。各サブチャネルは異なる周波数範囲を使用するため、複数の通信が同時に行われても互いに干渉することはありません。

FDMAの仕組み

-FDMAの仕組み-

FDMA（周波数分割多元接続）は、無線通信の分野において、複数のユーザーが同時に通信を行えるように設計された多重化方式の一つです。この方式では、利用可能な周波数帯域を複数のチャンネルに分割し、それぞれのユーザーに異なるチャンネルを割り当てることによって、各ユーザーは自分に割り当てられた周波数帯域を使用することができ、他のユーザーとの通信が干渉することはありません。

FDMAは、実装が比較的容易であるというメリットがあります。さらに、アナログ通信だけでなくデジタル通信にも広く利用されている点も特徴です。ただし、FDMAには周波数効率が低下するというデメリットも存在します。具体的には、使用可能な周波数帯域が増加しても、同時に接続できるユーザーの数は限られているため、各チャンネルは常にそのチャンネルを使用するユーザーがいる状態になります。

FDMAの利点

-FDMAの利点-

周波数分割多元接続(FDMA)は、複数のユーザーが同時に同じ周波数帯域を共有できるようにするための多重アクセス方式の一種です。この方式には以下のような利点があります。

• シンプルな実装 – FDMAは、他の多重アクセス方式と比較して、実装が比較的容易です。必要なことは、チャネルを周波数帯域に分割することのみです。
• 干渉の低減 – FDMAでは、各ユーザーが固有の周波数帯域に割り当てられているため、他のユーザーからの干渉が発生しません。
• 高いスペクトル効率 – FDMAは、周波数帯域を効率的に使用する方法を提供します。各ユーザーが使用する帯域幅は、必要なデータ転送速度に基づいて決定されます。
• 既存のインフラストラクチャとの互換性 – FDMAは、既存のアナログ無線システムと高い互換性を持っています。そのため、新しいシステムを導入する際にも移行が容易です。

FDMAの欠点

-FDMAの欠点-

周波数分割多元接続(FDMA)は、スペクトル効率が低いという問題を抱えており、チャネル容量を無駄にしてしまう可能性があります。各チャネルは特定の周波数帯域を占有し、一度割り当てられると他のユーザーは同じ周波数帯域を利用することができません。このため、チャネルの使用率が低い場合でも、帯域幅は常に専有されたままとなります。

また、FDMAでは、隣接チャネル干渉(ACI)が発生しやすいという欠点もあります。隣接するチャネル同士は周波数帯域が重なっているため、強い信号が弱い信号に干渉することがあり、この干渉が原因で信号の受信品質が低下し、データの消失やエラーが生じることがあります。

さらに、FDMAは、トラフィック変動に適応するのが難しいという問題も抱えています。チャネルはあらかじめ割り当てられているため、トラフィックの変動に柔軟に対応することができません。トラフィックが急増した場合、利用可能なチャネル数が不足し、通話やデータ転送に支障をきたす可能性があります。

FDMAの利用例

FDMAの利用例

FDMA（周波数分割多元接続）は、複数のユーザーが同時に無線通信チャネルを共有することを可能にする基本的な多重アクセス方式であり、この技術はさまざまな実用的なアプリケーションで活用されています。以下は、その具体例です。

• 携帯電話 – FDMAは、アナログセルラーシステムで広く利用されており、各通話が独自の周波数チャネルに割り当てられることで、同時通話を可能にしています。
• 衛星通信 – FDMAは、衛星通信システムでも用いられています。このシステムでは、衛星が多くの周波数チャネルを備えており、複数のユーザーが同時に通信を行うことができます。
• 無線機 – FDMAは、無線機やトランシーバーでも使用されています。警察や消防署、軍隊などの組織は、FDMAを利用して、複数の周波数チャネルを介して同時に通信を行っています。
• ラジオ放送 – FDMAは、AM（振幅変調）およびFM（周波数変調）ラジオ放送においても利用されています。各ラジオ局は独自の周波数チャネルを持ち、リスナーはラジオを調整することで特定の局にアクセスできます。