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電波の接続方法|FDMA・TDMA・CDMA方式

通信に使う電波は、限られた貴重な周波数帯を効率的に使う方向で進歩してきました。この記事では、携帯電話の第一世代で使われたFDMA、第二世代のTDMA、そして第三世代で多く使われているCDMA方式について、分かりやすく紹介しています。

電波の接続方法

電波を使った通信周波数は、限られた周波数帯を使用しています。そのため、貴重な周波数帯を効率的に使う方向で進歩してきました。

周波数帯を効率的に使用する方式は、「周波数分割多元接続(FDMA)」、「時分割多元接続(TDMA)」、「符号分割多元接続(CDMA)」の3つあります。

周波数分割多元接続(FDMA)

FDMAは、Frequency-Division Multiple Accessの頭文字で、それぞれの端末に異なる周波数を割り当てて通信しています。

通信事業者には特定の周波数帯が割り当てられます。使用する通信事業者は、周波数帯を細切れに分けて、要求された端末に割り振ります。

電波の使用者は、それぞれ細切れの周波数を使って通信しますが、細切れの周波数間で、干渉しないように余分な隙間をあける必要があるので、どうしても無駄が生じます。

但し、各端末に周波数を割り振る方式の為、技術的には平易な方式です。

時分割多元接続(TDMA)

TDMAは、Time Division Multiple Accessの頭文字です。FDMAが、周波数を細く区切ったものに対して、TDMAは、時間を区切った方式で、各端末に一定時間(一瞬)の通信周波数を割り振る方式です。

TDMAもFDMAのように、端末間では、割り振った隙間が必要です。

TDMAの時間的な隙間は、FDMAの周波数の隙間に比べて利用効率は上がります。但し、端末では途切れ途切れの電波になるため、FDMAよりも高度な通信管理をしなければなりません。

TDMA方式の場合に求められる技術

途切れ途切れの電波を違和感のないようにするため、次のような技術が必要です。

  1. 電波を蓄積した後に圧縮してからまとめて送受信する技術
  2. 正確な、時間同期をする機能

符号分割多元接続(CDMA)

CDMAは、Code Division Multiple Accessを略したものです。携帯電話の世代で言うと、FDMA(1G)、TDMA(2G)に対してCDMAは3Gで多く使われています。

CDMAは、同じ周波数帯に複数の通信を送り出すため、通信が干渉しないように高度な技術が使われています。

CDMAの特別な技術

CDMAは、通信電波が干渉しないように次のような工夫をしています。

  1. 送信信号毎に異なるPN符号と呼ばれる信号を掛け合わせて、広い周波数帯に拡散します。
  2. 受信側では、拡散してしまった電波を受信します。但し、これだけでは内容が不明の為、同じPN符号で逆変換して、元のデータに復元します。

CDMAは、端末ごとに違うPN符号という手法を使うことで、電波の干渉をしないで並行して多くの通信が出来ます。このため、CDMA方式の通信効率は、大幅に向上します。

まとめ

電波を使った通信周波数は、限られた周波数帯を使用するため、貴重な周波数帯を効率的に使う方向で進歩してきました。

携帯電話では、第一世代移動通信システムにFDMA方式を、第二世代移動通信システムにTDMA方式を、第三世代移動通信システムにはCDMA方式を使うことで、進歩を重ねてきました。

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iyasaretaihito
子どもの時から、昆虫や恐竜、宇宙などに興味がある理科大好きな理系人間です。 会社は半導体設計関連会社に勤務して、60歳で定年退職後は趣味に没頭する、のん気なおじさんです。
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