周波数分割多重化

周波数分割多重化（FDM）とは

周波数分割多重化（Frequency Division Multiplexing、FDM）は、電気通信における多重化技術の一つです。この技術は、複数の異なる周波数の信号を、一つの伝送路で同時に伝送することを可能にします。これにより、限られた伝送路の資源を効率的に活用することができます。

FDMの基本原理

FDMの基本的な考え方は、利用可能な周波数帯域を複数の異なる周波数チャンネルに分割し、それぞれのチャンネルに異なる信号を割り当てることです。各チャンネルは、互いに干渉しないように、特定の周波数帯域幅を持ち、隣接するチャンネルとの間にガードバンドと呼ばれる周波数帯域を設けることがあります。これにより、信号同士の干渉を避けて、安定した通信を実現します。

FDMの応用例

FDMは、様々な通信システムで利用されています。代表的な例としては、テレビやラジオ放送があります。これらの放送では、各放送局が異なる周波数帯域を使用して電波を送信し、受信機側では特定の周波数チャンネルを選択することで、目的の放送を受信できます。

また、光ファイバー通信においても、FDMの技術が応用されています。光ファイバーケーブル一本で複数の異なる波長の光信号を同時に伝送する技術は、波長分割多重（WDM）と呼ばれ、光[[通信]]ネットワークの大容量化に貢献しています。

FDMに必要な要素

FDMを実現するためには、バンドパスフィルタが不可欠です。バンドパスフィルタは、特定の周波数帯域の信号のみを通過させ、それ以外の周波数帯域の信号を減衰させる機能を持っています。これにより、各チャンネルの信号を分離し、目的の信号だけを受信することが可能になります。

FDMの利点と欠点

利点

伝送路の効率的な利用：限られた伝送路で複数の信号を同時に伝送できるため、伝送路の利用効率が向上します。
比較的単純なシステム構成：FDMのシステムは、比較的単純な構成で実現できるため、導入や運用が容易です。

欠点

周波数帯域の制限：利用できる周波数帯域には限りがあるため、チャンネル数を増やすには限界があります。
ガードバンドによる帯域のロス：チャンネル間の干渉を避けるためにガードバンドを設ける必要があるため、利用できる帯域幅が減少します。

FDMに関連する技術

直交周波数分割多重方式 (OFDM)：FDMの発展形であり、複数のキャリアを直交させて効率的に多重化する技術です。無線LANやデジタル放送などで利用されています。
PHS (Personal Handy-phone System)：かつて日本で普及していた携帯[[電話]]システムで、FDMを利用して複数のチャンネルを多重化していました。

まとめ

周波数分割多重化（FDM）は、異なる周波数の信号を単一の伝送路で同時に伝送するための重要な技術であり、テレビやラジオ放送、光ファイバー通信など、様々な通信システムで広く活用されています。この技術のおかげで、私たちは効率的に通信を行うことができています。

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