OFDM(直交周波数分割多重)とは
おーえふでぃーえむ
データを互いに直交する多数のサブキャリアに分け、それぞれを低いシンボルレートで変調して並列に送る方式。サブキャリアの間隔をシンボル長の逆数にすることで、スペクトルが重なっていても互いに干渉せずに分離できる。マルチパスに強く、無線LAN、4G LTE、5G NR、地上デジタル放送などで使われている。
「OFDM(直交周波数分割多重)」は、1分野の9問の練習問題に出てきます(無線通信の基礎など)。
この用語の分野: 無線通信の基礎
おーえふでぃーえむ
データを互いに直交する多数のサブキャリアに分け、それぞれを低いシンボルレートで変調して並列に送る方式。サブキャリアの間隔をシンボル長の逆数にすることで、スペクトルが重なっていても互いに干渉せずに分離できる。マルチパスに強く、無線LAN、4G LTE、5G NR、地上デジタル放送などで使われている。
「OFDM(直交周波数分割多重)」は、1分野の9問の練習問題に出てきます(無線通信の基礎など)。
この用語の分野: 無線通信の基礎
OFDMでは、サブキャリアの間隔Δfをシンボル長Tの逆数(Δf = 1/T)にします。すると、1シンボルの間にどのサブキャリアもちょうど整数回振動するので、異なるサブキャリアどうしを掛けて1シンボルにわたって足し合わせると0になります。これが直交しているということで、隣り合うサブキャリアのスペクトルが重なっていても、受信側では各サブキャリアの成分だけを取り出せます。サブキャリアの間にすき間(ガードバンド)を空ける従来の周波数分割多重と比べて、周波数を効率よく使えます。
多数のサブキャリアを1つずつ発振器で作るのではなく、送信側では逆高速フーリエ変換(IFFT)で、受信側では高速フーリエ変換(FFT)で、まとめて変調・復調します。この計算をデジタル回路で効率よく行えるようになったことが、OFDMが普及した理由の一つです。また、各シンボルの末尾をコピーして先頭に付けるサイクリックプレフィックス(CP)によって、マルチパスで遅れて届いた電波によるシンボル間干渉を防ぎ、直交性を保ちます。
OFDMの信号は多数のサブキャリアの和なので、ピーク電力と平均電力の比(PAPR)が大きく、電力増幅器を線形な領域で使う必要があり、効率が下がりがちです。また、周波数のずれ(発振器の誤差やドップラーシフト)や位相雑音があると、サブキャリアどうしの直交性が崩れて干渉が生じます。そのため、携帯電話の上りリンクではPAPRの小さいDFT拡散OFDMを使ったり、高い周波数帯ではサブキャリアの間隔を広げたりする工夫がされています。
正解:A. 互いに直交する多数のサブキャリアにデータを分けて並列に送る方式で、サブキャリアの間隔をシンボル長の逆数にすることで、スペクトルが重なっていても互いに干渉せずに分離できる
OFDMでは、送るデータを多数のサブキャリアに分け、それぞれを低いシンボルレートで変調して並列に送ります。サブキャリアの間隔をシンボル長の逆数にすると、スペクトルが重なっていても互いに直交し、受信側で分離できるので、周波数を効率よく使えます。各サブキャリアのシンボルが長くなるので、マルチパスによる遅延の影響を受けにくくなります。送信側は逆高速フーリエ変換(IFFT)、受信側は高速フーリエ変換(FFT)で効率よく処理でき、無線LAN、4G LTE、5G NR、地上デジタル放送などで使われています。
正解:C. マルチパスで遅れて届いた電波による前のシンボルとの干渉を吸収し、サブキャリアどうしの直交性を保つ
マルチパスで遅れて届いた電波は、前のシンボルの終わりの部分を次のシンボルの始まりに重ねてしまいます(シンボル間干渉)。CPの長さを遅延の広がり(遅延スプレッド)より長くしておけば、この重なりはCPの区間に収まり、受信側でCPを捨ててから処理すれば干渉を除けます。さらに、CPがシンボルの末尾のコピーなので、遅れて届いた電波もFFTで処理する区間の中では周期的な信号に見え、サブキャリアどうしの直交性が保たれます。その代わり、CPの分だけデータを送らない時間が増えるので、伝送の効率は下がります。
OFDMは、多数のサブキャリアでデータを送る変調・多重の方式です。OFDMAは、OFDMのサブキャリアを時間と周波数で区切った単位ごとに異なる利用者に割り当てて、複数の利用者が同時に通信する多元接続の方式です。4G LTEの下りリンクや5G NR、IEEE 802.11ax以降の無線LANではOFDMAが使われています。
データを多数のサブキャリアに分けるので、各サブキャリアのシンボルは長くなり、遅れて届く電波の遅延がシンボルに比べて小さくなります。さらに、遅延をサイクリックプレフィックスの区間で吸収できます。周波数によって受信電力が落ち込む周波数選択性フェージングがあっても、影響を受けるのは一部のサブキャリアだけなので、誤り訂正符号で補えます。
OFDMでは、送るデータを多数のサブキャリアに分け、それぞれを低いシンボルレートで変調して並列に送ります。
OFDM(直交周波数分割多重)の説明として、適切なものはどれか。OFDMの信号は多数のサブキャリアの和なので、ときどき平均よりはるかに大きなピークが現れ、PAPRが大きくなります。
4G LTEの上りリンク(端末から基地局への送信)で、下りリンクのOFDMAではなく、SC-FDMA(DFT拡散OFD…OFDMやQAMの信号は振幅が大きく変わり、ピーク電力と平均電力の比(PAPR)が大きいので、ピークでPAが飽和すると信号がひずみます。
OFDMや多値のQAMの信号を送る送信機で、電力増幅器(PA)を、出力が飽和する点より下げた(バックオフした)動作点で…対策には、複数のアンテナで受けるダイバーシティや、OFDMのように多数の周波数に分けて送る方式、誤り訂正符号などがあります。
無線通信で、建物などで反射した電波が経路の長さの違いによって遅れて届き、直接届いた電波と干渉して、場所や周波数によって…OFDMでは、ドップラーシフトがサブキャリアの間隔に比べて大きくなると、サブキャリアどうしの干渉が増えます。
周波数2 GHzの電波を受信する端末が、基地局に向かって秒速30 m(時速108 km)で近づいている。光速を3×10…Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。
高速フーリエ変換(FFT) 離散フーリエ変換 QAM(直交振幅変調) フェージング ECC(誤り訂正符号) NFC(Near Field Communication) LPWA(Low Power Wide Area) 隠れ端末問題 雑音指数(NF) シャノンの定理