直交周波数分割多重方式
直交周波数分割多重方式(ちょっこうしゅうはすうぶんかつたじゅうほうしき、英語: orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)は、デジタル変調の一種である。coded OFDM (COFDM) とは実質的に同一である。フランスの Centre Commun d'Etudes de Télévision et de Télécommunications(放送通信研究所、略称:CCETT)で、第3世代移動通信システム用に開発されたが、本格的に導入されたのは第3.9世代移動通信システムからである。
OFDMはIEEE 802.11a/g/nやWiMAXなどのワイヤレスLAN/WANアプリケーションにおいて使用されている。
IEEE 802.11aは5GHz帯域を使用し、6-54Mbit/sの通信速度が規定されている。変調方式にはBPSK、4-QAM (QPSK)、16-QAM、64-QAMの4つといくつかの畳み込み符号(誤り検出訂正)が使用される。これによりその時々の通信状況に合わせて最適な通信速度とエラーレートに変更することが出来る。
米国ではワイヤレスISPであるClearwire社が2.5GHz帯のWiMAXネットワーク拡大において変調方式にOFDMを使用している。日本でもUQコミュニケーションズ社がモバイルWiMAXのサービス事業を展開している。
OFDM信号はいくつかの直交したサブキャリアをあわせたものであり、ベースバンドデータは一般的に直交振幅変調 (QAM) または位相偏移変調を用いて独立して変調されサブキャリアに乗せられる。この合成されたベースバンド信号は一般的に高周波数の搬送波で変調される。
s [ n ] {\displaystyle s[n]} は2進数のデータ列である。逆多重化により、このデータはまずN個の並列データに分離され、それぞれQAMやPSKなどにより変調され(おそらく複素の)シンボルデータ列となる。
これらのシンボル列をIFFTで計算すると、N個の時間領域の複素データが得られる。標準的な方法では次にこれらのデータをパスバンド信号へと直交変調する。まず、(IFFTから出力された複素データの)実数と虚数の成分をそれぞれデジタル-アナログ変換回路を用いてアナログ信号に変換する。このアナログ信号を搬送波周波数 f c {\displaystyle f_{c}} の余弦波と正弦波を用いて変調(アップコンバージョン)する。その後これらの信号を合成すると伝送信号 s ( t ) {\displaystyle s(t)} が得られる。
なお、直交振幅変調や位相偏移変調などによる変調を「一次変調」、それらをさらにIFFTすることを「二次変調」と呼ぶ場合がある。
欧州委員会の指示により、欧州共同体内の視聴者に送信される全てのテレビサービスは認められたヨーロッパの標準化団体によって標準化された変調システムを使用しなければならないことになっている。 そしてその標準規格はデジタルビデオブロードキャスティングプロジェクト (DVB Project) によりフレーム構造、チャネルコーディング、変調方式が策定された。 この標準規格は慣習的にDVB-Tと呼ばれており、これには変調にCOFDMが必要となっている。現在DVB-Tはデジタルテレビシステムとしてヨーロッパを中心に広い地域で利用されている。