変調方式

変調方式についての詳細

変調方式（へんちょうほうしき）とは、電気通信の分野において、信号の伝送のために基本信号である搬送波の振幅や周波数、位相などを変更する手法のことを指します。この技術は、無線通信や光通信など、さまざまな媒体を介した情報伝達において重要な役割を果たしています。

変調方式の概要

歴史的に見ても、モールス信号やアナログ電話の仕組みでは、情報が音波として電気的な信号に変換され、ベースバンド伝送が行われていました。しかし、無線による音声通信のケースでは、音声信号の周波数が非常に低いため、無変調のままでは効率的に送信することができません。そのため、音声信号を高い周波数の信号に変換し、送信後に搭載された受信装置で再び音声信号に戻すという変調と復調のプロセスが必要です。

変調技術の実用化は、20世紀初頭に真空管技術の発展に伴い飛躍的に進展しました。さらに、有線通信においても無線と同様に搬送波を変調する技術が導入されるようになりました。光通信においては、光の変調を利用してデータを送信する仕組みが確立されています。これにより、通信技術はより多様化し、効率的なデータ伝送が実現されました。

現代では、変調方式は通信だけでなく、アナログの磁気記録媒体などでも利用されています。たとえば、ビデオテープにおいては、5MHz程度の高周波信号を用いてNTSC信号を記録する際に変調技術が使用されています。

用語の解説

「AM（振幅変調）」や「FM（周波数変調）」は、変調方式を示す一般的な用語ですが、これらはもともと変調の手法を指すものであり、電波通信において広く知られるようになりました。また、周波数偏移変調（FSK）という用語は、電信の操作で使われる電鍵の操作に由来しています。

変調方式の分類

変調方式は大きく分けて「アナログ変調」「デジタル変調」「パルス変調」の3カテゴリに分類できます。これらの分類は一元的ではなく、様々な条件によって変わります。

アナログ変調

アナログ信号の伝送を目的とし、振幅や周波数、位相を連続的に変化させる手法です。ラジオ放送などで一般的に使用されており、以下のように細分化されます。

• - 振幅変調（AM）：搬送波の振幅を変更する方式。
• - 周波数変調（FM）：搬送波の周波数を変化させる方式。
• - 位相変調（PM）：搬送波の位相を変更する方式。

デジタル変調

デジタル信号を扱うために開発された変調方式で、振幅や周波数、位相を不連続に変化させます。代表的なものには以下があります。

• - 位相偏移変調（PSK）：搬送波の位相を操作する方式。
• - 周波数偏移変調（FSK）：搬送波の周波数を変化させる方式。
• - 振幅偏移変調（ASK）：搬送波の振幅を変更する手法。
• - 直角位相振幅変調（QAM）：複数の情報を効率よく伝達するための方式。

パルス変調

矩形波を搬送波とする変調技術の総称であり、一般にアナログ信号を標本化した後に符号化を行う「パルス符号変調（PCM）」が広く根付いています。それ以外にも、パルスの振幅や幅、位相を変調する手法があり、連続的または離散的に変化させることが可能です。

変調方式の応用

• - 直交変調：独立した複数の情報を同時に伝送する多重変調方式。
• - 同期放送：同一周波数を持つ無線局を多数配置し、広範なサービスエリアを提供する戦略。

まとめ

変調方式は、通信技術の基盤を築く重要な技術であり、あらゆる通信手段に適用されています。今後もその技術は進化を遂げ、私たちの情報伝達手段をより豊かにすることが期待されています。

もう一度検索