OFDMとは？特徴と仕組みを解説
ITの初心者
OFDMについて詳しく教えてください。
IT･PC専門家
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）とは、周波数帯域をいくつかの狭いサブキャリアに分割し、その上にデータを載せる革新的なデジタル変調技術です。この方式は、デジタル通信の分野で非常に重要です。
ITの初心者
サブキャリアを分ける理由は何ですか？
IT･PC専門家
サブキャリアを分割することによって、より広範囲な周波数帯域を効率的に活用でき、同時に複数のデータを送信することが可能になります。この手法は、データ転送速度を高め、スペクトルの利用を最適化することに寄与します。
OFDMとは。
IT用語である「OFDM」は、デジタル通信において広く利用される変調方式の一つで、地上デジタル放送や無線LAN、さらにはインターネット接続のADSLなどに幅広く採用されています。名称は「直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）」の略称に由来し、その技術的背景には多くの利点があります。
OFDMとは？
-OFDMとは？-
OFDM（直交周波数分割多重）は、デジタル通信の分野で頻繁に使用される変調方式であり、複数のサブキャリア波を重ね合わせることによってデータを伝送します。各サブキャリア波は互いに直交しているため、相互干渉が発生せず、周波数帯域を効率的に利用することができるのです。さらに、OFDMは周波数選択的フェージングに対して非常に高い耐性を持っているため、無線通信やブロードバンドネットワークなどの様々な場面で広く利用されています。
OFDMの特徴
OFDMの特徴は、数多くの直交周波数搬送波（サブキャリア）を使用することで、非常に高い周波数利用効率を実現している点にあります。サブキャリア同士が直交しているため、干渉がなく、データスループットを効果的に向上させることが可能です。また、OFDMは周波数領域を活用するため、マルチパスフェージングなどの周波数選択性チャネルに対して強力な特性を持っています。さらに、ビットローディングや誤り訂正符号化といった高度な信号処理技術を統合することで、チャネルの状態に応じて最適に動作し、より堅牢なデータ伝送を実現することができるのです。
OFDMの仕組み
OFDMの仕組みは、異なる周波数帯域にデータを分割して送信することで、マルチパスフェージングによる信号の歪みを軽減する技術です。送信されるデータは、多数の狭い帯域幅の搬送波に分けられ、各搬送波には少しずつデータが割り当てられます。
受信側では、各搬送波からデータを復調し、周波数ドメインで結合することによって、元のデータ信号を再構成します。多重経路によって引き起こされる位相シフトや遅延が異なる搬送波間で発生した場合でも、各搬送波から抽出されたデータの位相を調整することで、マルチパスフェージングの影響を軽減することができるのです。このため、OFDMは周波数選択性フェージングに強く、高データレートの伝送に非常に適しています。
OFDMの用途
OFDMのもう一つの重要な側面は、その幅広い用途です。OFDMは、無線LAN（Wi-Fi）やLTEのような高速データ伝送に加え、デジタルテレビ放送や衛星通信など、さまざまなアプリケーションに広く利用されています。OFDMの柔軟性は、異なる周波数帯域やデータレートに対応できることから、さまざまな用途に適した選択肢となっています。また、抗マルチパス性に優れた特性によって、OFDMは多重経路環境でも安定したデータ伝送が可能であり、都市部や障害物の多い環境での使用にも適しているのです。
OFDMのメリットとデメリット
OFDMの利点
OFDMには、マルチパス耐性が高いという顕著な利点があります。これは、送信された信号が複数の経路を通じて受信機に到達しても、それらの信号を分離して復元することができるためです。また、OFDMは帯域幅の効率も優れており、複数の搬送波を同時に使用することで、限られた帯域幅内でより多くのデータを効率的に伝送することが可能です。
OFDMの欠点
一方で、OFDMにはいくつかのデメリットも存在します。例えば、スループットが変動しやすいという点が挙げられます。これは、受信信号の強弱によって各搬送波の変調レベルが異なるため、安定性に影響を与えることがあります。また、OFDMはその複雑な処理によって実装にかかるコストが高くなる場合があります。さらに、OFDMは電力消費が高く、ノイズの影響を受けやすいという特性も持ち合わせています。