変調方式

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変調方式(へんちょうほうしき)の記事では、電気通信などにおいて「搬送」と呼ばれる通信方式、すなわち、搬送波を媒体としてその振幅や周波数や位相などを変動させる(変調する)ことによる方式における、各種の方式について解説する。

歴史的に先に現れた有線の電信や電話では、当初は、信号電力の断続や、音波をそのまま電気信号としたものを通信していた。

それに対し無線通信では、「搬送波」と呼ばれる基本信号(素朴には正弦波であることを理想とする)の電波を発生し、それを変調することにより「情報を乗せる」必要がある。これは20世紀の始め頃、三極管に始まる各種の増幅作用を持つ真空管の発明により始まった、エレクトロニクスにより実用的に可能になったものである。有線においても同じ頃に、多重化による設備(電話ケーブル)の有効利用などを目的とし、無線と同様にして搬送波を変調する方式の通信が始まった。現代の、媒体として光ケーブルを用いる光通信でも、搬送波が電気信号でなくになる以外は同様である。

通信以外にも、磁気記録などのような物理メディアの特性が非線形な場合などにも、高周波の変調によって記録する、といった手法は使われる。例えばビデオテープでは5MHz前後のキャリアに周波数変調でNTSCを記録している。

以上のような伝送方式に対して、音声などを原信号のまま(ベースバンドで)伝送する方法をベースバンド伝送と呼んでいる。

またベースバンド伝送の一種として、ディジタル通信では、0と1の列を、どのようなLとHの列による電気信号とするか、という方式が目的などに応じて各種あり、それらを伝送路符号(line code)という。さらにそれをディジタル変調に乗せることもある。

基本的な変調方式[編集]

用語について[編集]

前述のような歴史により、無線で使われた(現代ではラジオの方式として広く知られている)AMやFMといった変調という語がまず広く使われた。後からできた「PCM」という語など、現代においてディジタルオーディオ等を指して使われているのは少々不自然ではあるが、元々「変調」という語が使われていた延長としてできている語である。

一方たとえば、ディジタル変調の「不連続周波数変調」ないし「周波数不連続変調」とでも呼ぶべき方式が、「FSK」(K = keying)と呼ばれているのは、無線技術においてプリミティブなディジタル方式であった、電信の操作(「電鍵」を操作することから、keying と言う)に由来する。

分類について[編集]

以下では「アナログ変調」「ディジタル変調」「パルス変調」に分類しているが、これは1元的な分類ではない。「アナログ変調」と「ディジタル変調」という分類は、通信される情報に着目した分類である。それに対し「パルス変調」は、搬送波が矩形波である方式の総称であって、「アナログ変調のパルス変調」もあれば「ディジタル変調のパルス変調」もある。

アナログ変調[編集]

情報信号がAM信号またはFM信号によって搬送されている例

アナログな(連続的な、比例量的な)情報の通信のための、振幅や周波数や位相などを連続的に変化させる変調方式である。

  • 振幅変調 (AM、英語: amplitude modulation) : 搬送波の振幅の変化で変調するものである。
  • 角度変調

ディジタル変調[編集]

ディジタルな(離散的な、不連続な)情報の通信のための、振幅や周波数や位相などを不連的に変化させる変調方式である。

  • 位相偏移変調 (PSK、英語: phase shift keying) : 一定周波数の搬送波の位相を変化させることで変調するもの。変調1回あたりの送信ビット数を増やすごとに、BPSK、QPSKなどと呼ばれる。
  • 周波数偏移変調 (FSK、英語: frequency shift keying)
  • 振幅偏移変調 (ASK、英語: amplitude shift Keying)
  • 直角位相振幅変調 (QAM、英語: quadrature amplitude modulation)

パルス変調[編集]

搬送波が矩形波である方式の総称である。

アナログな情報を、いわゆるAD変換によって標本化・量子化し、ディジタルで通信する、という方式を指すものがパルス符号変調 (PCM)である。他は、パルスの振幅・幅・位相などを変調する方式で、変化量が連続的な場合と離散的な場合の、両方がある。

変調方式の応用[編集]

  • 直交変調 : 複数の独立な情報を互いに干渉することなく同時に伝送するための多重変調方式である。
  • 同期放送 (通信) : 同期した同一の周波数を発信する無線局を多数配置し、広いサービスエリアを得る方法である。

関連項目[編集]