OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)とは

OFDM（直交周波数分割多重）は、デジタル通信で使用される変調方式の一種です。この技術は、データを複数の並列な狭帯域チャネルに分割し、それぞれを異なる周波数で同時に送信します。各サブキャリアは互いに直交しているため、スペクトル効率が高く、干渉を最小限に抑えることが可能です。

OFDMは、無線LAN（Wi-Fi）、デジタルテレビ放送、携帯電話通信（4G LTEおよび5G）など、多くの現代的な通信システムで広く採用されています。高速データ伝送と信頼性の高い通信を両立できるため、多様な環境下での利用に適しています。特に、周波数選択性フェージングやマルチパス干渉の影響を受けにくいという利点があります。

OFDMの基本的な原理は、利用可能な帯域幅を多数の狭いサブキャリアに分割し、各サブキャリア上で低速なデータストリームを送信することです。これらのサブキャリアは互いに直交するように配置されており、これによりサブキャリア間の干渉を大幅に低減できます。また、各サブキャリアは比較的狭い帯域幅を持つため、周波数選択性フェージングの影響を受けにくくなります。

OFDMの仕組みと応用

「OFDMの仕組みと応用」に関して、以下を解説していきます。

• OFDMの変調と復調
• OFDMの主な応用分野

OFDMの変調と復調

OFDMの変調プロセスでは、まず送信するデータストリームを複数の並列な低速データストリームに分割します。次に、これらの低速ストリームをそれぞれ異なる周波数のサブキャリアに変調します。変調方式としては、QAM（Quadrature Amplitude Modulation）やPSK（Phase Shift Keying）などが一般的に使用されます。変調された各サブキャリアは、逆高速フーリエ変換（IFFT）を用いて時間領域信号に変換され、送信されます。

復調プロセスは、変調の逆の手順で行われます。受信した信号は、まず高速フーリエ変換（FFT）によって周波数領域のサブキャリアに分解されます。次に、各サブキャリア上で変調されたデータを復調し、元のデータストリームを再構築します。サブキャリア間の直交性により、干渉を最小限に抑えながら正確なデータ復元が可能です。

OFDMの主な応用分野

OFDMは、その優れた特性から、さまざまな通信システムで広く利用されています。無線LAN（Wi-Fi）では、IEEE 802.11a/g/n/ac/axなどの規格でOFDMが採用されており、高速で安定したデータ通信を実現しています。デジタルテレビ放送（DVB-T/T2）でも、OFDMはマルチパス干渉に強く、高品質な映像伝送を可能にします。携帯電話通信（4G LTEおよび5G）では、OFDMは高いスペクトル効率と柔軟なリソース割り当てを提供し、多数のユーザーに対する高速データサービスをサポートします。

その他にも、電力線通信（PLC）や光ファイバー通信など、さまざまな分野でOFDMの応用が進んでいます。これらの応用では、OFDMの柔軟性と効率性が、それぞれの通信環境における課題を克服するために活用されています。特に、ノイズや干渉が多い環境下での信頼性の高い通信を実現するために、OFDMは重要な役割を果たします。