とことこロゴス
OFDM
データを多数のサブキャリアに分け、並列に送る変調・多重化方式である。サブキャリア同士が直交する関係を利用し、スペクトルを重ねて配置し、受信側で各信号を分離する。
イマシルちゃんの解説
OFDMは、データを周波数の違うたくさんの信号に分けて送る方式だよ。
この一つ一つの信号をサブキャリアというんだ。
一つの信号で全部を急いで送る代わりに、それぞれが少しずつ担当して同時に運ぶの。
ただ並べるだけでは信号どうしが邪魔をしてしまうから、周波数の間隔と信号を読み取る時間に決まった関係を持たせるよ。
受け取る側がその関係に合わせて処理すると、届いた信号からそれぞれのデータを取り出せるんだ。
信号の間に大きな隙間を空けずに済むので、限られた周波数帯を効率よく使えるんだよ。
この解説はわかりやすかったですか？
より深い解説
定義
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）は、使える周波数帯域を多数の狭い帯域のサブキャリアに分け、高速なデータ列を分割して、各サブキャリアで低速に並列伝送する変調・多重化の方式である。
「直交」の意味
各サブキャリアの周波数は、1シンボルの時間の逆数の整数倍の間隔で並べられている。このように配置すると、あるサブキャリアの信号のピークの周波数で、ほかのすべてのサブキャリアの信号がゼロになる。これを、サブキャリアが互いに直交しているという。
| 方式 | サブキャリアの並べ方 | 帯域の使い方 |
|---|---|---|
| 従来のFDM | 干渉しないように、間に隙間（ガードバンド）を空ける | 隙間の分だけむだになる |
| OFDM | 直交させて、互いのスペクトルを重ねて並べる | 隙間がなく、効率がよい |
主な長所
| 長所 | 理由 |
|---|---|
| 周波数の利用効率が高い | サブキャリアを重ねて並べられる |
| マルチパスに強い | 1つのサブキャリアの速度が低く、1シンボルの時間が長いため、反射波の遅れの影響を受けにくい。さらに、各シンボルの前にガードインターバルを付けて、遅れて届いた反射波を吸収する |
| 周波数選択性フェージングに強い | 一部の周波数だけが弱くなっても、影響を受けるのは一部のサブキャリアだけで、誤り訂正で補える |
| 効率的に実装できる | サブキャリアへの分割と合成を、高速フーリエ変換（FFT）で一度に計算できる |
短所としては、多数の信号を合成するため、瞬間的な送信電力のピークが大きくなりやすい（PAPRが高い）ことや、周波数のずれに弱いことがある。
使われている例
| 分野 | 例 |
|---|---|
| 無線LAN | IEEE 802.11a/g/n/ac（OFDM）、IEEE 802.11ax（OFDMA） |
| 携帯電話 | LTE（下りはOFDMA）、5G |
| 放送 | 地上デジタルテレビ放送（ISDB-T） |
| 有線 | ADSL、電力線通信（PLC）（DMTと呼ばれる同様の方式） |
OFDMA
OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）は、OFDMのサブキャリアを、複数の利用者に分けて割り当てる多元接続の方式である。OFDMでは、ある時点のすべてのサブキャリアを1台の端末との通信に使うが、OFDMAでは、サブキャリアのグループ（リソースユニット）ごとに別の端末と同時に通信できる。IEEE 802.11ax（Wi-Fi 6）で採用され、多数の端末が同時に接続する環境での効率を高めている。
ほかの方式との区別
| 方式 | 内容 |
|---|---|
| OFDM | 直交する多数のサブキャリアに分けて並列に送る |
| CDM（符号分割多重） | 拡散符号で、同じ周波数・同じ時間に複数の信号を重ねる |
| TDM（時分割多重） | 時間を区切って、順番に送る |
| CCK | IEEE 802.11bで使われた、符号を使う変調方式（1本の搬送波で送る） |