OFDM周波数変調について。

質問

ド素人です。周波数変調でデジタルデータを送るとき、たとえば周波数f1は０を表し、f2は１を表すといったようにするんだと思うのですが、

OFDMの説明図を見ると、横軸に周波数をとって、多数の周波数に山がある図がありますよね・・

あれはどういう意味なんでしょうか・・・さっぱりわかりません。説明の仕方もヘタだと思うのですが、簡単な説明orわかりやすい説明があるウェブサイトなど、教えていただけるとさいわいです。

回答No.3

tnt

補足拝見しました。

横は周波数、縦は信号のレベルですが、
レベルが山型になっているのは、
それぞれの搬送波が位相変調されているからです。
位相変調すると、
あんな感じの側波帯が生じます。
ちなみに、位相変調というのは、信号の
位相を変えることで、BPSK-OFDMであれば、
極性を反転させれば位相変調となります。

で、一部、レベルがマイナスになっている部分が
ありますが、あれは側波帯（信号を乗せたことで生じた
無線信号の広がり）が逆位相になる部分です。

また、図ではいくつものキャリアが同時に
位相変調されているように見えますが、
実際は、その瞬間に位相変調されているのは
一つだけで、その側波帯ととなりの位相変調信号が
一緒になることはありません。

回答No.2

GTAC

質問の2番目ですが山の高さは信号の強さを示します。
単純に説明すると次のようなものです。

普通のFM
周波数変調（FM)は、搬送波（キャリア）を変調波（送りたい情報）で変調をかけています。変調の掛け方は、変調波の瞬時の大きさ（電圧）に応じて周波数を基準値からずらします。たとえばFM東京は変調波８０MHｚですが、送られている情報は大きな音の時ほど８０MHｚから離れた周波数が使われます。（送られる音声信号の周波数範囲は２０KHｚ程度ですが周波数の散らばりは最大４０KHｚ離れます。（最大周波数偏移という））

従って８０MHｚ＋/-　４０ｋHzの範囲に情報があります。

FM放送バンドを考えた場合
NHKFMやFM東京など多数の番組がありますね。上の理由から４０KHｚずつ離せば別の番組をおくることが出来ます。でもアナログの場合、話していない瞬間はその周波数は使っていないことになりますし、小さな音ばかりだと搬送波の周りの周波数しか使っていないことになります。

周波数多重とは
周波数多重とは一定間隔で周波数を離した複数の搬送波を使って情報を送る方法です。電話のISDNであれば６４ｋHzずつ帯域を確保すれば送れますので、６４ｋHzづつ離して多数の信号をまとめて送ります。かつて電話局間をマイクロ波でつないでデジタル信号を送ったのもこのやり方です。
この場合でもデータを送らない時間があれば常に最高の効率で周波数を有効活用しているとはいえません。
でADSL

デジタル信号の変調方法
１，０の信号で周波数変調する場合、情報が1のときは搬送波をそのまま、情報が０の時は搬送波にたとえば１００Hz周波数偏移を与えるという方法を取ります。

３ｋHzの電話回線帯域を使ってデジタル信号を送る場合、３００Hz、６００Hzと３００Khzずつ離して３Khzまで１０チャンネル取ることが出来ます。それぞれのチャンネルで１２００Bpsを送れば、全体で１２０００Bps送ることが出来ます。さらに大きさを変えた変調波を使えば大きさが１の変調波と大きさが０．５の変調波を区別して使うことが出来ます。
（瞬時値が同じになる瞬間はどちらか一方しかつかえない）
さらにサイン関数とコサイン関数を使えば（位相が90度ずれている＝直交している）さらに多量の情報が送れます。

OFDM（直交周波数多重変調）とは
時間的に連続している一つの情報（ビット列の信号）を一定間隔を離した複数の搬送波に割り当てる方法です。お互いに関係のない複数の信号を多重化するのではなく、単一のビット列しか用いないことに注意してください。
搬送波自体を直交した物を選ぶとお互いに干渉せずに（重なり合わずに）同じ周波数帯域を使うことが出来ます。

任意の時間関数を周波数領域に変換する方法はフーリエ変換ですが、逆に一定の周波数パターンを持った周波数の集まりを時間関数にする方法は逆フーリエ変換を用います。

従ってビット列に逆フーリエ変換を掛けた信号はOFDM変調されたものになります。

OFDMに関するサイト（周波数の配列がなぜたくさんの山になるのかわかりやすく書いています）
http://www.magnadesignnet.com/jp/technote/ofdm/

http://y7.net/ofdm/

通信の基礎
http://bb.watch.impress.co.jp/column/infra/2001/07/18/

オリックス測定器玉手箱

参考URL：

http://www.orixrentec.co.jp/tmsite/know/know_ofdm48.html

お礼

ご丁寧な御回答おそれいります。
何となくですがわかったような気になりましたが、今一つピンとこないのは、０とか１とかいった情報が、変調後の信号の波形のどこに反映されているのかがわからないのです・・・
フーリエ変換等の処理が入って直感的にわかりずらい図にしかできないのかも知れないのですが・・
紹介いただいたサイトでもうちょっと勉強してみたいと思います。
ところで、OFDMは日本の地上デジタルテレビジョン放送の規格で使われていますが、この日本デジタルテレビジョン放送方式には規格書（CDでいえばRedBook）のようなものはあるのでしょうか？もしあるとしたら入手したいのですが、ご存知でしたらお教えいただけると幸いです。

回答No.1

tnt

OFDMは、単一キャリアではなく、
ある一定条件下でたくさんのキャリアを利用する技術です。

元となる信号をたくさん用意します。
で、それぞれに変調を掛けます。
すると、一つ一つの変調はゆっくりとしたものでも
全体としてのスピードは充分確保できます。

更にこのとき、元となる信号と変調するデジタルデータ
との間に、整数倍の関係を与えます。
つまり、整数倍になる様に周波数やデータ速度を選びます。
すると、一つの変調波が作り出す周波数スペクトラムの隙間（常にヌルとなる点）に次のキャリアが存在するようになり、お互いの信号が干渉しなくなります。
この結果、最小の周波数間隔でキャリアを並べることが出来、ｏｆｄｍの特徴である、周波数利用効率がよいという
事が実現できます。

なお、一つ一つの変調は位相変調です。
周波数変調だと、このヌル点（＝隣のキャリアを立てる点）が、変調によって変わってしまいます。

お礼

回答、ありがとうございます。
ド素人なもので難しいです・・・

わたしの質問の２段落目に書きました、OFDMの説明図にある「横軸を周波数にとって、たくさんの山が並んでいる図」の縦軸は何を表しているのでしょうか？

元のデジタルデータの０と１が、変調された結果どうなっているのかがさっぱりわからないのです・・・

説明が難しいかも知れませんが・・よろしくお願いします