アナログとディジタルの電波の解釈

調べた背景

プラチナバンドという単語を知り、ググる。すると地上ディジタルテレビが関わっているらしい。そこで地デジってなんだっけで調べると、アナログとディジタルがでてくる。テレビが電波でアナログやディジタルだとか、ディジタルになったことでスマホキャリアにその分周波数帯を割り当てた的な話聞いてよくわかんなくなった。ので改めて調べてみた。

電波とは

総務省のホームページに電波について以下のように定義されている。

電波法において「電波」と定義されている300万メガヘルツ(=3000GHz)以下の周波数の電磁波について、周波数帯ごとの我が国における使用状況を図で示します。

総務省 電波利用ホームページ

結果、電波の招待は電磁波で日本では上記のように周波数の範囲が定義されているようだ。もちろん海外では範囲が異なっているのだろう。にしても上限を超える周波数は何なのだろう。技術的な上限なのだろうか?

で、電波がどういったものに使われているかについては同様に総務省のホームページでご確認いただきたい。

アナログ電波とディジタル電波の違い

アナログ電波もディジタル電波も波であること自体は変わらない。では何が違うかというと、それらは電波(波)の使い方を表している。どうやら波に乗せるデータが異なるようだ。アナログ電波はアナログ・データ、ディジタル電波はディジタル・データを乗せているのだそうだ。

周波数

アナログ・データとディジタル・データについては以下をご確認いただきたい。

同じ電波でもディジタル電波の周波数帯域は狭い???

で、調べていてちょっとよく分からなく思ったことが。

調査した背景であるプラチナバンドは、アナログ電波からディジタル電波へ移行することで電波が空き(テレビ用に使われていた電波・周波数帯域が一部使用されなくなり)、携帯電話などの通信で利用されることとなった周波数帯域を示している。

ここで思ったのが、「アレ?同じ電波(電磁波)で乗せているデータが違うだけなのに、どうしてアナログ電波からディジタル電波に移行するだけで周波数帯域に空きが生じるんだ?意味わからん」ということだ。

で調べてみると、どうやらOFDMという技術がディジタル電波で適用されているようだ。

電波って幅を持っているらしい。例えば周波数10Hzを利用しようとすると、10Hzを中心に5Hz~15Hzまで影響を及ぼしている、というイメージ。これまでのアナログ電波ではこの周波数帯域が交わらないようある程度の距離をおくようにして電波を利用していた。

ところがディジタル電波は電波を効率よく利用するようになったのだ。その技術の名前こそOFDM!
周波数スペクトルで先の周波数(10Hzを中心に5Hz~15Hzまで)を表したとき10Hzが最も強く、他の周波数はどんどん弱くなっていく図になっている。で、ここで重要になるのは周波数の直交性だ。これにより周波数の干渉を抑えることができ、周波数の間隔をアナログより爆発的に狭めることが可能になった。結果的に高速・高品質に電波を電波を有効的に利用することができるようになったのだ!

結論

学生の時勉強しておけばよかった!

疑問

あれ?アナログ電波でOFDMってできないんだろうか…?
この疑問は解決できなかった…。ダレカオシエテ…。

参考資料

地上デジタル放送について

第4回 デジタル放送を支える技術と規格

第2回 デジタル放送とは

放送波の波形比較とOFDMの概説 アナログ放送とディジタル放送の違い

OFDMについて

計測器・測定器玉手箱

ディジタル変調

計測器・測定器玉手箱 デジタル変調方式

その他

ビデオ信号の基礎知識

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