周波数分割多元接続 (シュウハスウブンカツタゲンセツゾク) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

作成日: 2025年08月12日更新日: 2025年09月06日

周波数分割多元接続 (シュウハスウブンカツタゲンセツゾク) の読み方

日本語表記

周波数分割多元接続 (シュウハスウブンカツタゲンセツソク)

英語表記

Frequency Division Multiple Access (フリークエンシー・ディビジョン・マルチプル・アクセス)

周波数分割多元接続 (シュウハスウブンカツタゲンセツゾク) の意味や用語解説

周波数分割多元接続（FDMA：Frequency Division Multiple Access）とは、無線通信において、複数のユーザーが限られた周波数帯域を共有し、同時に通信を可能にするための基本的な多元接続技術の一つである。この技術は、利用可能な無線周波数帯域全体を、さらに小さな複数の独立した周波数チャネル（サブキャリア）に分割し、それぞれのチャネルを異なるユーザーに割り当てることで、相互の通信が混信することなく行われるようにする。その名の通り、「周波数」を「分割」して「多元」（複数の）接続を可能にする方式であり、通信システム設計の初期段階から広く用いられてきた、アナログ通信時代からの基盤技術と言える。各ユーザーは、割り当てられた特定の周波数チャネル内でのみ通信を行い、他のユーザーは異なる周波数チャネルで通信するため、同時に多くの人が電波を共有できる。例えば、ラジオ放送で異なる局が異なる周波数で放送されているのと同様に、各通信は独自の「道筋」を持っていると考えると理解しやすい。これにより、通信端末が互いの信号を干渉させることなく、安定したデータ伝送を実現する。詳細に説明すると、FDMAの動作原理は以下のようになる。まず、無線通信システムに利用できる広範な周波数帯域が存在する。この帯域は、データ伝送を担う搬送波の周波数によって識別される。FDMAでは、この広帯域を、一定の間隔で区切られた複数の狭帯域なチャネルに分割する。それぞれの狭帯域チャネルは、特定のユーザーまたは特定の通信セッション専用に割り当てられる。例えば、システム全体が利用できる周波数帯が100MHzから110MHzまでだと仮定する。FDMAではこれを、例えば100MHzから101MHz、101MHzから102MHzといった具合に、複数の1MHz幅のチャネルに細分化する。ユーザーAは100MHzから101MHzのチャネルを、ユーザーBは101MHzから102MHzのチャネルを、といった形でそれぞれ異なるチャネルを使用する。このようにして、各ユーザーは自身の割り当てられた周波数チャネル内でデータを送受信するため、他のユーザーの通信と物理的に分離される。この方式の大きな特徴の一つは、そのシンプルさにある。原理が直感的で理解しやすく、実装も比較的容易であるため、初期の無線通信システム、特にアナログ方式の移動体通信システムや衛星通信、ラジオ・テレビ放送などで広く採用された。各ユーザーに専用の周波数帯域が割り当てられるため、一度チャネルが確立されれば、そのチャネル内で安定した通信品質を保ちやすいという利点がある。また、他の多元接続方式と比較して、同期処理が比較的単純であることも特徴として挙げられる。各通信が異なる周波数で行われるため、時間的なずれや符号の衝突を厳密に管理する必要が、他の方式に比べて少ない。しかし、FDMAにはいくつかの欠点も存在する。最大の課題は、周波数利用効率の低さである。各ユーザーに割り当てられた周波数チャネルは、たとえそのユーザーが通信をしていない時間であっても、他のユーザーが利用できない排他的な状態となる。これは、通信トラフィックが常に一定ではない現実のシステムにおいて、遊休チャネルが多数発生し、利用可能な周波数資源が無駄になる可能性が高いことを意味する。さらに、隣接する周波数チャネル間での干渉を防ぐために、「ガードバンド」と呼ばれる未使用の周波数帯域を設ける必要がある。このガードバンドの存在が、利用可能な周波数帯域全体に対する実質的な通信利用効率をさらに低下させる要因となる。また、システムのスケーラビリティ（拡張性）と柔軟性にも課題がある。FDMAでは、利用できるチャネル数が物理的に固定されているため、新たなユーザーを収容しようとすると、システムに新たな周波数帯域を追加するか、既存のチャネルの帯域幅を再配分する必要が生じる。これは、特にユーザー数が頻繁に変動するような環境では、柔軟な運用が難しいことを意味する。リアルタイムでの帯域幅の動的な割り当てが困難であるため、通信需要の増減に対して即応性が低いという問題も抱えている。これらの欠点から、現代のデジタル無線通信システムでは、FDMA単独で用いられることは少なくなり、時分割多元接続（TDMA）や符号分割多元接続（CDMA）、さらには直交周波数分割多重（OFDM）といった、より高効率な多元接続方式と組み合わせて利用されるか、特定の用途に限定して用いられることが多い。特に、移動体通信の分野では、第2世代携帯電話（2G）でTDMAが、第3世代携帯電話（3G）でCDMAが主流となるなど、周波数利用効率の向上と大容量化が常に求められてきた歴史がある。しかし、FDMAの基本的な考え方は、これらの進化した多元接続技術の基盤となっており、現代の通信技術を理解する上で非常に重要な要素である。例えば、OFDMは、一つの広帯域チャネルを多数の狭帯域サブキャリアに分割し、それぞれにデータを乗せて送信する技術であり、これはFDMAの概念をさらに高度に応用したものと捉えることができる。このように、周波数分割多元接続は、無線通信における複数ユーザー間の効率的な周波数共有を実現するための基本的なアプローチであり、その長所と短所を理解することは、現代の複雑な通信システムがどのように設計されているかを把握する上で不可欠な知識となる。