周波数帯域とデータ通信について

質問

私は、最近、無線のデータ通信技術について、勉強を始めたばかりの初心者です。

周波数帯域とはなに？というのが、その質問です。

「デジタルデータ（0と1のデータ）を搬送波に乗せることを変調という」と知って、周波数が高い搬送波に乗せた方が、単位時間内に0と1をより頻繁に切り替えることができるから、たくさんデータを送ることができる、と単純に考えていました。
しかし、「高い周波数を使うと使用可能な帯域が広がる」とか「たくさんの情報を乗せると帯域幅が広がる」というところで詰まってしまいました。
（本サイト、「周波数について」という質問と回答）

変調方式に、FSKやASKやPSKがあるのは調べて分かりましたが、これと周波数帯域となにか関係があるのでしょうか？
FSKだって、すぐ隣の周波数を使えば、広くならないだろうとか、ASKやPSKは、振幅や位相を変えるだけなのに、なぜ「周波数」の幅が広くなるのだ？とか考えているうちに、訳が分からなくなってしまったのです。
いずれの方法も、何ヘルツと決まっている「１本」の波にデータを乗せている（と私は思っている）のに、なぜそれに幅があるのでしょうか？

高速通信をすると周波数帯域が広がる、とか、周波数帯域が広いと高速通信ができるとか、卵が先か鶏が先かのようで、混乱しています。
高速通信をしようとすると、周波数帯域が広がるのですか？それとも、広い帯域をなにかうまくつかって、高速通信をするのでしょうか？

どなたか助けていただけないでしょうか？よろしくお願いいたします。基礎的な事項について記述しているサイトや、私のような初心者用の本を紹介してくださるだけでもありがたいです。
ちなみに、本サイト「周波数について」「帯域幅と通信のしくみ」「質問：通信の基礎用語」いう質問と回答を見ました。どちらかというと後者の内容が近いのかと思いましたが、頭が悪く、？という感じでした。

回答No.2

nta

中心周波数（搬送波）の周波数と帯域幅の考え方が混乱しているのかもしれません。高速に通信する場合には帯域幅を広くするつまり利用する周波数の下限から上限までの幅を広く取るか、雑音を減らして信号電力を高める、すなわちS/N比をあげるという２つの方法があります。今回はS/N比を一定という条件での話ですが、高速な通信になると信号の変化、これを変調速度といいますが、早くなります。S/Nが一定ということですから、１つのシンボル（符号列）に多くの符号を割り当てることができないので変調速度をあげるしかありません。変調する信号の変化が激しいということは変調される搬送波の変化が大きくなる、すなわち帯域幅が広がってくることになります。
問題は帯域幅と搬送波の周波数はどういう関係にあるかという点ですが、搬送波の周波数が低いところで広い帯域をとると回路の動作条件が厳しいという点にあります。
フィルタにしても増幅器にしても１００MHｚから１５０MHｚまでの５０MHｚに対して、１００００MHzから１００５０MHzの５０MHzで動作する回路の方が作りやすいという技術的な要請があります。また搬送波の周波数が高いほどたくさんのチャンネルを確保して多くの通信ができるという側面もあります。その一方で搬送波の周波数が高いと周波数のふらつきがひどくなり、隣のチャンネルにかぶらないように周波数間隔をひろく取らなければならないという問題もあるのですが。
最近はOFDMのような複数の搬送波で並列に送信する技術が使われるようになりました。このように複数のチャンネルで大容量を送ることになるとチャンネルがたくさんつかえる高い周波数のほうがよいということにもなります。

お礼

ご回答いただきありがとうございました。
じっくりと繰り返し読んでいたら、御礼を申し上げるのが遅くなってしまいました。
技術的な要請は、考えても見ませんでした。
また、S/N比や、OFDM、「搬送波の変化が大きくなる→帯域幅が広がる」というのが、ちょっとイメージできませんでしたが、再度教科書で調べたいと思います。
本当にありがとうございました。

補足

この補足は、回答を頂いた皆様に同じ内容を記述しております。

皆様からの回答とキーワードを元に、再度教科書を見てみました。
この結果から、以下のように認識しました。
・フーリエ変換というのを概ね理解した。
・デジタル信号である0,1を表す、方形パルスや、パルス列をフーリエ変換すると、かまぼこのような山がたくさん出てくるスペクトルを表すことができる。
・このかまぼこは、周波数0を基準として、周波数の±方向に無限に連なっていて、パルスの幅が小さくなると、かまぼこ１つ１つの底辺が大きくなる。
・パルス列をたくさん送ろうとすると、パルス幅を小さくするから、かまぼこ１個１個の底辺が大きくなり、スペクトルが大きく広がり、周波数帯域が広くなる。
・元の情報を復元するとき、広がったスペクトルの端を大量に切り捨てると情報が復元できないので、広い周波数帯域を準備しておかなければならない。

ということだと思うのですが。

ここまで理解した（つもりの）状態で、変調波のことを考えたとき、はたと迷ってしまいました。
１　変調の要領は、周波数帯域に関係あるのか？パルスの幅（切り替えの速度）に依存するだけ？
　変調の要領で、当然占有する帯域は変わるのでしょうが、根本的には単純に「パルスを送る」という行為による。
２　となると、別に変調するしないに関わらず(というか、変調の方法に関係なく)、0,1の信号を高速に送ることで、帯域が広がってしまうという認識でいいのか？
デジタル信号（パルス）を搬送波に乗せると、スペクトルとしては、搬送波の周波数を中心として、上記のかまぼこが広がってゆくというだけの話？。

と勝手に判断しているのですが、いかがでしょうか？

もしよろしければ再度教えていただけるとありがたいです。
（これは、改めて質問を立ち上げた方がよかったのでしょうか？）