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周波数分割多重化 (FDM)

pointこの用語のポイント

point複数種類の情報をやり取りする際の変調のやり方だよ

point周波数を変えることによって、情報の種類を区別するよ

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簡単に書くよ

周波数分割多重化 (FDM)とは

周波数の違いで情報を区別する多重化のやり方。
もう少し具体的に書くと

2種類以上の情報を波に乗せる際に、それぞれの周波数を変えることによって、情報の種類を区別するやり方
です。

image piyo

詳しく書くよ

順番に見ていきましょう。

まずは予備知識として「変調」と「搬送波キャリア波)」について説明します。
既に理解している方は、適当に読み飛ばしてください。

ある日のことです。
ピヨ太君はピヨ子さんに電波を使って情報を伝えることにしました。
電波でビビビーです。

周波数分割多重化

ちなみに電波はじーっと見ると、ゆらゆらしています。
電波は波なのです。

周波数分割多重化2

さて、ピヨ太君は伝えたい情報を波にして送ります。
やり方はいろいろあるのですが、ピヨ太君は「基準となる波を用意して、その変化で情報を伝える」やり方を選びました。

まず、事前にピヨ子さんとの間で「何も伝えないことを表す波」を取り決めておきます。
何も伝えないときは、一定の大きさで、一定のペースで、ゆらゆらさせておくのです。

周波数分割多重化3

ピヨ子さんに情報を伝えたいときは、この波のゆらゆら具合を変えます。
波の大きさを変えたり、ゆらゆらのスピードを変えたりですね。
具体的には、伝えたい情報を波に変換して、それを「何も伝えないことを表す波」と合体させます。

周波数分割多重化4

そして「何も伝えないことを表す波と、伝えたい情報を変換した波を、合体した波」をピヨ子さんに送るのです。

周波数分割多重化5

そうするとピヨ子さんは、いつもと違う波を受け取ることになります。
「何も伝えないことを表す波」である、一定の大きさ&ペースでゆらゆらしている波とはちょっと違う波です。

周波数分割多重化6

あとは簡単です。

ピヨ子さんは、やってきた波から「何も伝えないことを表す波」を取り除きます。
そうすると「ピヨ太君の伝えたい情報を変換した波」が残ります。
あとは「ピヨ太君の伝えたい情報を変換した波」からピヨ太君の伝えたい情報を復元すれば、ピヨ太君からピヨ子さんに情報が伝わる理屈です。

周波数分割多重化7

このお話において、ピヨ太君は、伝えたい情報を波に変換して、それを「何も伝えないことを表す波」と合体させました。
そうすることによって「何も伝えないことを表す波」のゆらゆら具合を変えましたよね。
このように、伝えたい情報を「何も伝えないことを表す波」に乗せる作業、つまり「何も伝えないことを表す波」のゆらゆら具合を変える作業が「変調」です。

周波数分割多重化8

また、ピヨ太君が伝えたい情報を合体させた「何も伝えないことを表す波」は「搬送波」や「キャリア波」と言います。

周波数分割多重化9

さて、これで変調と搬送波(キャリア波)については、何となく理解できたでしょうか。

それでは続きを見ていきましょう。

ピヨ太君はピヨ子さんと楽しくやり取りをしています。

周波数分割多重化10

そこにアクマ君がやってきました。
そしてピヨ太君に「俺も混ぜてよ~」と言ったのです。

周波数分割多重化11

う~ん、仕方ありません。

ピヨ太君はアクマ君を混ぜてあげることにしました。
ピヨ太君とアクマ君でかわりばんこにピヨ子さんと喋ることにしたのです。

まずはピヨ太君が喋ります。

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喋った内容がピヨ子さんのところに届きます。

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次にアクマ君が喋ります。

周波数分割多重化14

喋ったピヨ子さんのところに届きます。

周波数分割多重化15

ここでピヨ子さんは困りました。
届いた内容が、ピヨ太君から来たのか、アクマ君から来たのか分からないのです。

周波数分割多重化16

困ったピヨ子さんは、二人に「あんたら、何とかしなさい!」と命令します。
命令されたピヨ太君とアクマ君は、うんうん考えました。
そして、ついに閃いたのです。
波のゆらゆら具合に変化を付けて区別することにしました。

具体的には、ピヨ太君が喋るときは、1秒間に2回揺れる波(周波数:2Hz)で送ります。

周波数分割多重化17

アクマ君が喋るときは、1秒間に3回揺れる波(周波数:3Hz)で送ります。

周波数分割多重化18

これでピヨ子さんは混乱しなくて済みます。
やってきた波を見て、周波数が2Hzだったらピヨ太君が喋った内容だと判断できます。

周波数分割多重化19

3Hzだったらアクマ君が喋った内容と判断すれば良いのです。

周波数分割多重化20

これで、ピヨ太君の喋った内容とアクマ君の喋った内容を区別した状態で、やり取りできるようになりました。
めでたしめでたし。

このお話において、ピヨ太君の喋った内容とアクマ君の喋った内容の二種類の情報がやり取りされました。
この二種類の情報は、見た目が同じだと、どっちがどっちか分からなくなってしまいます。
そこで、それぞれの周波数を変えることで区別できるようにしました。

このように、周波数を変えることによって情報を区別できるようにするやり方が「周波数分割多重化」です。
Frequency Division Multiplex(フリークエンシー・ディビジョン・マルチプレックス)」の略で「FDM」と呼ばれる場合もあります。

ここまでの説明がよく分からない人は「情報の区別に周波数(の違い)を使うんだな~」程度の理解で構いません。

同じ道をAさんとBさんが通るとして、AさんとBさんが同じ顔で同じ格好をしていたら区別が付きませんよね。
そこでAさんには「周波数:2Hz」と書かれたプラカードを持ってもらい、Bさんには「周波数:3Hz」と書かれたプラカードを持ってもらうのです。
そうすると、プラカードを見ることで、AさんなのかBさんなのか区別できますよね。

それと同じ理屈です。

image piyo2

一言でまとめるよ

まぁ「周波数分割多重化」って単語が出てきたら「複数種類の情報をやり取りする際に、周波数の違いで情報を区別するやり方なんだな~」と、お考えください。

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