振幅偏移変調 (シン פ゚クヘンイヘンチョウ) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

振幅偏移変調 (シン פ゚クヘンイヘンチョウ) の読み方

日本語表記

振幅偏移変調 (シン פ ウン ヘン チョウ)

英語表記

Amplitude-shift keying (アンプリチュードシフトキーイング)

振幅偏移変調 (シン פ゚クヘンイヘンチョウ) の意味や用語解説

振幅偏移変調（Amplitude-Shift Keying、略称ASK）とは、デジタルデータをアナログ信号で伝送する際に用いられる変調方式の一つである。デジタルデータの「0」と「1」といった情報を、アナログ信号の「振幅」、つまり信号の強さの変化に置き換えて表現する。通信したいデジタル情報を直接電気信号として流す代わりに、一定の周波数を持つ基本的な信号（搬送波と呼ばれる）の振幅を、デジタル情報に応じて変化させることで、データをアナログ信号として遠くまで運ぶことを可能にする技術である。主に無線通信や光ファイバー通信などの分野で、その基本的な考え方が利用されている。 この方式は、他の変調方式である周波数偏移変調（FSK: 周波数の変化で情報を表現）や位相偏移変調（PSK: 位相の変化で情報を表現）と比較して、仕組みが比較的単純であるという特徴を持つ。システムエンジニアを目指す上で、デジタルデータを物理的な媒体に乗せて伝送する基礎を理解するために、この振幅偏移変調の概念は重要である。 詳細に入ると、振幅偏移変調の動作原理は非常に直感的である。まず、デジタルデータは通常、「0」と「1」の二つのビット値で構成される。振幅偏移変調では、これらのビット値に対応して搬送波の振幅を変化させる。最も基本的な形式である2値振幅偏移変調（Binary ASK）では、「0」のビットに対しては搬送波の振幅を小さくするか、あるいは全く送信しない（振幅をゼロにする）一方、「1」のビットに対しては搬送波に一定の大きな振幅を与える。この「振幅がないか、あるか」で情報を伝える方式は、特にオン・オフ変調（On-Off Keying、略称OOK）とも呼ばれ、振幅偏移変調の最も単純な例として広く知られている。 通信の送信側では、デジタルデータが入力されると、変調器と呼ばれる装置がそのデータに応じて搬送波の振幅を制御する。例えば、「1」が来たら搬送波を最大の振幅で送り出し、「0」が来たら搬送波の振幅を最小（またはゼロ）にする。この振幅が変化した搬送波が、電波や光などの物理媒体を通して受信側に伝送される。 受信側では、復調器と呼ばれる装置が送られてきたアナログ信号の振幅の変化を検出する。復調器は、受信した信号の振幅が特定の閾値（しきいち）よりも大きければ「1」のデータとして、閾値よりも小さければ「0」のデータとして解釈し、元のデジタルデータに変換し直す。このようにして、デジタルデータが物理的な距離を超えて伝達される。 振幅偏移変調の利点は、その回路構成が比較的単純であり、実装が容易である点にある。特にオン・オフ変調の場合、送信機が「0」のデータを送信する際には信号を停止するため、電力を消費しない時間帯が発生し、電力効率の面で有利となる場合がある。この簡潔さから、低コストでシステムを構築できるというメリットがある。 しかし、この方式にはいくつかの重大な欠点も存在する。最大の課題は、ノイズに対する脆弱性が高いことである。通信路には常に様々なノイズ（電磁波、隣接する機器からの干渉など）が存在し、これらは信号の振幅に影響を与える。振幅偏移変調は信号の振幅の違いで情報を判別するため、ノイズによって信号の振幅が不規則に変動すると、受信側で「1」と「0」の区別がつきにくくなり、データエラーが発生しやすくなる。例えば、本来「0」であるべき信号がノイズによって振幅が大きくなり「1」と誤って認識されたり、逆に「1」であるべき信号がノイズで減衰して「0」と認識されたりする可能性がある。 また、長距離伝送においては、信号が伝送路を進むにつれて減衰していくという物理現象が常に伴う。信号の減衰は、結果として振幅を小さくするため、受信側で正しい振幅を判別するのが困難になる。このため、振幅偏移変調は、通常、ノイズが少なく信号減衰の影響が小さい、比較的短距離の通信や低速のデータ伝送に適しているとされる。 応用例としては、光ファイバー通信における基本的な光変調方式として、光の有無（オン・オフ）でデジタルデータを表現する際に利用されることがある。また、RFID（Radio Frequency Identification）システムにおけるパッシブタグ（バッテリーを持たず、リーダーからの電波で動作するタグ）とリーダー間の低速データ通信や、赤外線リモコンなどの近距離無線通信、スマートカードリーダーなどの特定用途において、その単純さと低コスト性から採用される例が見られる。このように、振幅偏移変調は、その制約を理解した上で、特定の通信要件を満たすために利用される基本的なデジタル変調技術の一つとして、今もなお重要な役割を担っている。