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スペクトラム拡散方式と高速大容量通信の関係について

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お礼率 85% (23/27)

FOMAって、動画が送れたりして、通信が大容量高速化してるんですよね?
そこで、表題のような質問なのですが、

いろいろ調べているうちに、FOMA→W-CDMA→DS-SSとつながってきて、FOMAは動画が送れる=大容量高速通信可能と思って、これって、DS-SSを使ってるけど、この技術を使っているから速いわけ?でも、DS-SSって多重化技術じゃなかったっけ?などと少々混乱しています。

直接拡散スペクトラム拡散技術については、分かっているつもりです。
これって、通信の多重化のことだと思うんですが、この技術を使用することにより、データ伝送の大容量高速化が図れるのでしょうか?
それとも、スペクトラム拡散技術と、通信の大容量高速化は、関係ないのでしょうか?他の技術や考え方を使っているのでしょうか?
(例えば、高周波数帯域を使っているから速いというだけで、スペクトラム拡散を採用することで、通信がスピードアップするのではないとか)

通信の多重化技術と、通信の大容量高速化の関係について、どなたか教えていただけないでしょうか?

勘違いしている、質問の意味が分からないなど、大歓迎です。
よろしくお願いいたします。
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ベストアンサー率 78% (1525/1942)

多重化と高速化は密接な関係があります。周波数帯域を広くすれば高速化が実現できます。一方、限られた周波数をたくさんのユーザで使用しようとすれば、その帯域を切り割りして各ユーザに割り当てることになり、利用できる周波数帯域は小さくなります。セルラー方式の携帯電話がとってきた方式はこの方法で、帯域を狭めたために通信速度が遅くなり、音質も劣化しました。周波数帯域を個々に割り当てるのではなく、利用可能な周波数帯域に送信信号を分散させて通信する方式がスペクトラム拡散を用いたCDMA方式(DS-SSを含む)です。CDMA方式においても帯域幅が広いほど多くのユーザが利用でき、通信速度も高速化しやすくなりますが、800MHz帯ではあまり広い領域が確保できず、cdmaOneでは1.25MHzとなっています。これに対してFOMAは2GHz(2000MHz)帯を使って5MHzの帯域幅を利用できるようにしたため高速化しやすくなります。もちろん帯域幅が5MHzあっても多数のユーザがひしめき合うと急激に通信速度が低下してしまいますから、ユーザを制限しながら利用できる周波数チャンネルを増やすべく設備投資をしていただかなければなりません。
補足コメント
tank_tank

お礼率 85% (23/27)

早速の回答、ありがとうございます。

現段階では、スペクトラム拡散通信(DS拡散方式)というのを概略勉強しました。
概ね分かっている(と思っている)こと
・スペクトラム拡散は、変調した波を、さらに変調する
・DS拡散方式では、送信データの1ビット区間幅よりずっと速く切り替わる符号(PN)系列を当てて、データを変調している
・符号を当てられたデータは、さらに0,1の切り替えが速くなるので、周波数帯域がもっと広がる(拡散される)。

私は単純に、パルスの切り替えが速いと、周波数帯域が広がるのだと考えています。

と、ここまで概ね理解したつもりで質問ですが、スペクトラム拡散通信や、CDMAの多重化と大容量高速通信について、果たしてスペクトラム拡散通信の「うまみ」は何だろう?と疑問に思ってしまったのです。
例えばもともと通信に使用可能な帯域が10あるとします。(以下の考え方が間違っていたらご指摘下さい)
・FDMA
10の帯域を幅1で区切って、10個の伝送路を設け、それぞれの区切った幅の中に収まるデータを送っている。よって、10人が同時に通信できて、1つの通信路で、送るデータが使える帯域は1ですよ。そして、区切れば区切るほど、たくさんの人が同時に使えるけど、1通信路あたりの帯域幅が減るから、通信できるデータ量は減るんですよ。
・TDMA
10の帯域を一人で全部使えるが、時間で切って10人使えるようにしているんですよ。ただ、10秒間を10人で使っているから、10秒間通信をしているつもりでも、実際は、1秒分のデータしか送れませんよ。そして、区切れば区切るほど、たくさんの人が同時に使えるけど、一人あたりの持ち時間が減るから、実質的に通信しているデータ量は時間の割には少ないんですよ。
・CDMA
ある帯域幅を持ったデータに符号を割り当て、10の帯域幅に拡散するんですよ。
符号のビット数が多い=送信データの1ビット区間幅に、0,1の切り替えが速い符号列をあてた場合、拡散して帯域が広がるのだよ。例えば、1の帯域を持つデータが、10まで広がるのだよ。それに符号のビット数が多いので、それだけ通信データをたくさん区別できて、たくさんの人が同時に通信できるのだよ。でも、元のデータは、1という狭帯域のデータだから、送りたいデータはさほどたくさんも速くも送れないよ。
・逆に、符号のビット数が少ない=送信データの1ビット区間幅に、切り替え速度が遅い符号列をあてた場合、さほど拡散せず帯域は広がらないよ。だから、元のデータが5の帯域なら、10の帯域に拡散するよ。
こうすると、送りたいデータは広帯域のデータだから、たくさん速くデータを送れるよ。その代わり、切り替えが少ない=符号のビット数が少ないので、送信データをあまり区別できなくて、あまりたくさんの人が同時に通信できないよ。

広帯域のデータを、切り替えの速い=ビット数の大きな符号、で拡散すると、さらに帯域が広がってしまうから、通信に使用可能な帯域が決まっていれば、そんなことはできないよ。

と考えると、高周波数帯域でTDMAをやった方が有利では?とかスペクトラム拡散の「うまみ」って、「秘匿性が高いとか、ノイズに強いということで、通信速度は関係ないので?」としか思えなくなってきました。よく無線LANでは、「スペクトラム拡散方式を用いた、ノイズに強い高速データ伝送」などと書いてありますが、それって、別にスペクトラム拡散方式使わなくても、ただ単に高周波数帯域だからなんじゃないの?」などと思ってしまうのです。

ということで、スペクトラム拡散方式は、特に通信の大容量高速化には関係ないのでは、と思い、ご質問をさせていただいた次第です。

いかがでしょうか?

また、多重化/大容量高速化には、上記のようなトレードオフを考えながら、多重化を図っているという認識でよろしいのでしょうか?

長い補足になり申し訳ありません。よろしくお願いいたします。
投稿日時 - 2002-06-25 09:58:27
お礼コメント
tank_tank

お礼率 85% (23/27)

お礼が遅くなり、申し訳ありませんでした。
あれからスペクトラム拡散やCDMAに関するいろんな資料を読んで、概ね理解することができました。
補足に書いたことは、一部勘違いしていたところがあり、資料を読むことでクリアになりました。
しかしながら、ここで回答いただいたことがなければ、何を調べたらいいか分からなかったので、ntaさんの回答にはとても感謝しております。
本当にありがとうございました。
投稿日時 - 2002-07-03 15:47:22
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